非线性永磁同步电机的电磁性能评估及基于查找表的TD3电流控制

《Electronics》：Electromagnetic Performance Evaluation and Lookup-Table-Based TD3 Current Control of a Nonlinear PMSM

　　场定向控制（FOC）中常用的比例积分（PI）电流控制器在线性电机模型下具有可接受的性能，但当考虑非线性电机特性时，其性能会下降。本文使用高保真非线性电机模型，对永磁同步电机（PMSM）驱动中PI控制器与孪延迟深度确定性策略梯度（TD3）控制器的电流控制性能进行了对比评估。首先，在JMAG中使用有限元分析对PMSM进行建模和验证，以评估其电磁特性。随后，利用JMAG-RT生成非线性磁通、转矩和电感映射表，并将其以查找表（LUT）的形式在MATLAB/Simulink（R2026a）中实现，以准确捕捉电机的非线性行为。然后，在集总参数模型和非线性电机模型下分别测试了PI控制器和TD3控制器的性能。结果表明，在非线性工况下，PI控制器存在明显的转速振荡和电流波动，而基于TD3的控制器具有更好的跟踪精度和电流调节性能。在积分绝对误差（IAE）方面，与基于非线性电机参数的PI控制器相比，TD3控制框架将转速IAE降低了17.6%，q轴电流IAE降低了0.4%，从而在非线性工况下实现了精确的参考跟踪。这些发现表明，当考虑高保真非线性电机模型时，强化学习对于提升PMSM驱动系统的性能是有效的。