1。5。2 直接转矩控制 

七十年代后，继矢量控制技术之后，又出现了另一交流变频技术——直接转矩控制技术DTC，它的控制性能之高甚至一点都不比矢量控制逊色[6]。十多年来，国内外的电机理论研究者不断地完善直接转矩理论，它的控制性能得到不断的提高，许多文章如同雨后春笋般冒出，从不同的角度提出了各种不同独到的见解，使得这一理论越来越完善，为以后投入实际应用打下了坚实的基础。   

直接转矩控制技术，采用的是空间矢量分析策略，它的控制方法比较简单，能够直接在定子坐标系下计算和控制转矩，根据定子磁场方向，借助于离散的两点式调节产生PWM信号，然后直接控制逆变器开关，从而控制电机的转矩[7]。它比起矢量控制方法，更加简单，省略掉了矢量控制的复杂模型由繁化简，省略掉了PWM信号的处理模块。直接转矩控制技术转矩响应速度极其迅速，响应时间不超过一拍，而且无超调，所以直接转矩是一种能够实现精准的实时控制，拥有优良高静态性能的控制手段。

在1997年，直接转矩控制与永磁同步电机的强强结合又是控制史上的一大进步。L。Zhong，MFRahman 和YWHu等人长期的不懈研究终于将永磁同步电机的直接转矩控制从理论变成了现实。这些年来，直接转矩的技术在研究人员的努力研究下不停地进步，直接转矩控制的动静态性能得到不断的提高，在实际运用中占的地位也越来也重。

1。6 课题研究的内容及意义

    水下无人航行器在发展初期，水下无人航行器主要用于民用领域，比如深水勘察规避危险、水下探寻打捞沉船、检查水下电缆进行维修保养，后来更是在军事领域大放异彩，例如水下声源探测提前预知敌军、感知水雷提前预警、敌方港口勘察防御工程等等。水下无人航行器以潜艇或者战舰为平台，可以往返于深水区和舰船自主运行或者远程控制。可想而知，水下无人航行器在水下信息战扮演了一个极其重要的角色，它甚至能影响未来水下战的走向和趋势。正因为水下无人航行器未来有着如此巨大的作用，这就要求着水下无人航行器具有较高的自主性，精确的控制和较强的跟踪能力。

而恰恰永磁同步电机相比其他电机拥有着无法代替的优点：结构简单紧凑、电机功率高、低转速高转矩、转动惯量低等等，其构成的控制系统正好能满足高精度和高自主性。而近些年在永磁材料上的重大突破，使得永磁同步电机的成本大大降低、运行性能大大提升以及使用寿命提升，所以在伺服控制系统中，它被广大电机控制系统开发员所推崇，也成了水下无人航行器主推进器的优先选择。

本文主要研究的是对永磁同步电机的矢量控制仿真，主要研究内容如下：

(1)空间算法PWM公式的推导以及实现；

(2)双闭环PI控制的选择；

(2) 对永磁同步电机的数学模型的简化；

(4) 在的矢量策略基础上建立仿真模型。

1。7 本章小结

    本章主要介绍了水下无人航行器以及其主流推进器永磁同步电机的发展历史，并对永磁同步电机的结构，优缺点作了简单的介绍。同时提出了现如今永磁同步电机最先进的两种控制方法——矢量控制和直接转矩控制。本文主要实现的是对永磁同步电机的矢量控制。

第二章  永磁同步电动机在不同坐标系的数学模型

2。1 永磁同步电机的选择

    永磁同步电机因为转子上永磁体安装位置方式的不同，导致其运行的性能有较大的差异，因此适用于不同的场所，主要有两大类：