Adaptive-backstepping-based design of a nonlinear position controller for an IPMSM servo drive

摘要

This paper presents the design of a novel nonlinear position controller for an interior permanent-magnet synchronous motor (IPMSM) servo drive. The motor model equations provide the basis for the proposed controller, which is designed with the adaptive backstepping technique. Various system uncertainties, particularly mechanical-parameter uncertainties, are incorporated in the design of the controller. Using Lyapunov's stability theory, it is verified that the control variables are asymptotically stable. The complete drive system is then simulated with MATLAB/Simulink software. Performance of the proposed adaptive-backstepping-based nonlinear position controller (ABNPC) is investigated under different dynamic operating conditions such as step changes in command positions, step changes in load, and parameter variations. The results indicate that the proposed ABNPC-based IPMSM drive could be a candidate for real-time industrial servo motor drive applications.%Cet article présente la conception d'un nouveau contrôleur non linéaire de position pour un moteur synchrone à un aimant permanent intérieur (MSAPI). Les équations de modèle de moteur fournissent la base pour le contrôleur proposé qui est conçu avec la technique adaptative du backstepping. Les diverses incertitudes de système, en particulier les incertitudes des paramètres mécaniques, sont incorporées dans la conception du contrôleur. En utilisant la théorie de la stabilité de Lyapunov, on vérifie que les variables de commande sont asymptotiquement stables. Le système complet d'entraînement est alors simulé avec le logiciel de MATLAB/Simulink. Les performances du contrôleur proposé de position non linéaire basé sur la technique de backstepping adaptative (ABNPC) sont étudiées dans différentes conditions de fonctionnement dynamiques tels que des changements d'étapes aux commandes des positions, des changements d'étape de charge, et des variations de paramètres. Les résultats indiquent que le système proposé de commande du MSAPI basée sur l'ABNPC pourrait être un candidat pour des applications industrielles temps réel de moteur d'asservissement.