Improved deadbeat torque control for a five-phase permanent magnet synchronous motor based on stator flux orientation

MAO Shixiong; JIANG Xuefeng; LU Chongjun; LI Jie; WEI Jilei; CHEN Letian; YANG Jinhao

Chinese

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Improved deadbeat torque control for a five-phase permanent magnet synchronous motor based on stator flux orientation

更新时间：2026-08-04

- Improved deadbeat torque control for a five-phase permanent magnet synchronous motor based on stator flux orientation
- Advances in Aeronautical Science and Engineering Pages: 1-11(2026)
- 作者机构：
  
  1.南京理工大学自动化学院，南京 210094
  2.南京航空航天大学自动化学院，南京 210016
  3.苏州容昇电气科技有限公司，苏州 215000
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：
  CLC： TM351;TM301.2
- Received：01 June 2026，
  
  Revised：2026-07-06，
  
  Online First：04 August 2026，
- 稿件说明：
移动端阅览
毛世雄,蒋雪峰,卢崇浚,等. 基于定子磁链定向的五相永磁同步电机改进无差拍转矩控制[J]. 航空工程进展.

MAO Shixiong,JIANG Xuefeng,LU Chongjun, et al. Improved deadbeat torque control for a five-phase permanent magnet synchronous motor based on stator flux orientation[J]. Advances in Aeronautical Science and Engineering.(in Chinese)
毛世雄,蒋雪峰,卢崇浚,等. 基于定子磁链定向的五相永磁同步电机改进无差拍转矩控制[J]. 航空工程进展. DOI：

MAO Shixiong,JIANG Xuefeng,LU Chongjun, et al. Improved deadbeat torque control for a five-phase permanent magnet synchronous motor based on stator flux orientation[J]. Advances in Aeronautical Science and Engineering.(in Chinese) DOI：

摘要

无人机航空电驱系统对电机控制的动态响应、稳态转矩品质和运行可靠性提出了较高要求。提出一种基于定子磁链定向的五相永磁同步电机改进无差拍转矩控制策略。通过定子磁链

轴-

轴坐标系实现转矩通道与磁链通道的结构性分离，建立数字系统一拍时延补偿模型，并设计全阶龙伯格电流观测器和比例积分（PI）补偿型混合磁链观测器以提升参数鲁棒性；同时结合五相相邻四矢量空间矢量脉宽调制（SVPWM）策略，降低五相电机谐波子空间对基波控制的影响。对改进无差拍控制律、数字系统一拍时延补偿模型、电流观测器和混合磁链观测器进行理论分析与对拖实验验证。结果表明：所提策略可保持较快动态响应，降低稳态转矩脉动和控制电压纹波，并提高参数失配条件下的运行稳定性。

Abstract

The deadbeat torque control for five-phase permanent magnet synchronous motors has the problems of torque-flux coupling， digital control delay， and sensitivity to parameter mismatches in traditional. A five-phase permanent magnet synchronous motor based on stator flux orientation is proposed， and a one-beat delay compensation model is established. The hybrid flux observer compensated full-order Luenberger current observer and proportional-integral （PI） is designed to enhance parameter robustness. A five-phase adjacent four-vector space vector pulse-width modulation strategy is employed to reduce the influence of the third-harmonic subspace on fundamental-plane control. The theoretical analysis and drag-test experimental verification are conducted on the improved deadbeat control law， the one-beat delay compensation model of the digital system， the current observer， and the hybrid flux observer. The results show that the proposed strategy can maintain fast dynamic response， reduces steady-state torque ripple and control voltage ripple， and improves stable operation under parameter mismatch conditions.

关键词

Keywords

references

李洪亮，康元丽，回彦年 . 电推进飞机促进航空业变革［J］. 航空动力， 2021 （ 5 ）： 23 - 28 .

Li Hongliang ， Kang Yuanli ， Hui Yannian . Electric propulsion aircraft promoting new changes of aviation industry ［J］. Aerospace Power ， 2021 （ 5 ）： 23 - 28 . （in Chinese）

黄俊 . 分布式电推进飞机设计技术综述［J］. 航空学报， 2021 ， 42 （ 3 ）： 7 - 23 .

Huang Jun . Survey on design technology of distributed electric propulsion aircraft ［J］. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica ， 2021 ， 42 （ 3 ）： 7 - 23 . （in Chinese）

王科雷，周洲，马悦文，等 . 垂直起降固定翼无人机技术发展及趋势分析［J］. 航空工程进展， 2022 ， 13 （ 5 ）： 1 - 13 .

Wang Kelei ， Zhou Zhou ， Ma Yuewen ， et al . Development and trend analysis of vertical takeoff and landing fixed wing UAV ［J］. Advances in Aeronautical Science and Enginee-ring ， 2022 ， 13 （ 5 ）： 1 - 13 . （in Chinese）

张典，梁培鑫 . 电动飞机推进电机发展及关键技术综述［J］. 航空科学技术， 2024 ， 35 （ 3 ）： 1 - 10 .

Zhang Dian ， Liang Peixin . Overview of the development and key technologies of electric aircraft propulsion motors ［J］. Aeronautical Science and Technology ， 2024 ， 35 （ 3 ）： 1 - 10 . （in Chinese）

李靖豪，李然，华浩，等 . 电动飞机轻量化推进系统可靠性分配方法［J］. 上海交通大学学报， 2025 ， 59 （ 6 ）： 867 - 876 .

Li Jinghao ， Li Ran ， Hua Hao ， et al . Reliability allocation method for electric aircraft lightweight propulsion system ［J］. Journal of Shanghai Jiao Tong University ， 2025 ， 59 （ 6 ）： 867 - 876 . （in Chinese）

鞠孝伟，龙佳兴，张凤阁，等 . 电动飞行汽车用推进电机发展现状和研究综述［J］. 电工技术学报， 2025 ， 40 （ 17 ）： 5402 - 5421 .

Ju Xiaowei ， Long Jiaxing ， Zhang Fengge ， et al . Development status and research overview of propulsion motors for eVTOL ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2025 ， 40 （ 17 ）： 5402 - 5421 . （in Chinese）

Zhang M K ， Yuan M Y ， Jiang J H . A comprehensive review of the multiphase motor drive topologies for high-power electric vehicle： Current status， research challenges， and future trends ［J］. IEEE Transactions on Transportation Electrification ， 2025 ， 11 （ 1 ）： 3631 - 3654 .

Chikondra B ， AlZaabi O ， Al Hosani K . Direct torque control of five-phase induction motor drives with xy current regulation under an open-phase fault-condition ［C］∥ 2023 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition （ECCE） . Nashville， TN ， USA . IEEE ， 2023 ： 4733 - 4736 .

Liu X B ， Liu S Y ， Fu Z Y ， et al . A critical review of fault-tolerant control for multiphase PMSM drive systems ［J］. IEEE Transactions on Transportation Electrification ， 2025 ， 11 （ 6 ）： 13684 - 13704 .

Nair Syam Sundar S ， Surana P ， R S V ， et al . Synthesis of a modulating waveform for a carrier-based dodecagonal space vector PWM signal generation for a split-phase induction motor drive ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2024 ， 71 （ 12 ）： 15415 - 15423 .

Hesar H M ， Liang X D ， Ali Salahmanesh M ， et al . Vector control of brushless doubly-fed induction machines based on highly efficient nonlinear controllers ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2024 ， 71 （ 6 ）： 5641 - 5652 .

Feng L Y ， Sun X D ， Tian X ， et al . Direct torque control with variable flux for an SRM based on hybrid optimization algorithm ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2022 ， 37 （ 6 ）： 6688 - 6697 .

Zhou Z Q ， Wang J J ， Zhang S K . Speed synchronization control strategy of dual-motor system with explicit model predictive control ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2024 ， 12 （ 3 ）： 2787 - 2798 .

Huang R D ， Dong Z P ， Zhang B W ， et al . Decoupled modulation strategy for harmonic current suppression in five-phase series-end winding PMSM drives ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2024 ， 71 （ 10 ）： 13480 - 13485 .

Song Z X ， Liu C H . Energy efficient design and implementation of electric machines in air transport propulsion system ［J］. Applied Energy ， 2022 ， 322 ： 119472 .

Lin X G ， Huang W X ， Jiang W ， et al . Deadbeat direct torque and flux control for permanent magnet synchronous motor based on stator flux oriented ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2020 ， 35 （ 5 ）： 5078 - 5092 .

Wang W S ， Liu C H ， Zhao H ， et al . Improved deadbeat-direct torque and flux control for PMSM with less computation and enhanced robustness ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2023 ， 70 （ 3 ）： 2254 - 2263 .

Talapiden K ， Shakhin Y ， Thao N G M ， et al . Digital disturbance observer design with comparison of different discretization methods for permanent magnet motor drives ［J］. IEEE Access ， 2024 ， 12 ： 100892 - 100907 .

Wang Y Q ， Zhu Y C ， Zhang X G ， et al . Antidisturbance sliding mode-based deadbeat direct torque control for PMSM speed regulation system ［J］. IEEE Transactions on Transportation Electrification ， 2021 ， 7 （ 4 ）： 2705 - 2714 .

Xu Y X ， Li S B ， Zou J B . Integral sliding mode control based deadbeat predictive current control for PMSM drives with disturbance rejection ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2022 ， 37 （ 3 ）： 2845 - 2856 .

张翔宇，蒋雪峰，杨世睿 . 基于灰色预测理论的永磁容错电机驱动系统缺相故障诊断策略［J］. 飞控与探测， 2024 ， 7 （ 1 ）： 72 - 79 .

Zhang Xiangyu ， Jiang Xuefeng ， Yang Shirui . Open-phase fault diagnosis strategy for permanent magnet fault-tolerant motor drive system based on grey prediction theory ［J］. Flight Control & Detection ， 2024 ， 7 （ 1 ）： 72 - 79 . （in Chinese）

王晓琳，鲍旭聪，石滕瑞 . 一种可抑制三次谐波的五相混合式步进电机空间矢量脉宽调制优化控制策略［J］. 南京航空航天大学学报， 2020 ， 52 （ 2 ）： 181 - 190 .

Wang Xiaolin ， Bao Xucong ， Shi Tengrui . Optimal control strategy of SVPWM for five-phase hybrid stepping motor suppressing third harmonic wave ［J］. Journal of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics ， 2020 ， 52 （ 2 ）： 181 - 190 . （in Chinese）

王阳，蒋雪峰，马璟一，等 . 改进数据驱动的永磁电机开路故障诊断策略［J/OL］. 飞控与探测， 1 - 8 ［ 2026-06-01 ］. https：∥link.cnki.net/urlid/10.1567.TJ.20260128.1902.002 https://link.cnki.net/urlid/10.1567.TJ.20260128.1902.002 .

WANG Yang ， JIANG Xuefeng ， MA Jingyi ， et al . An improved data-driven open-circuit fault diagnosis strategy for permanent magnet motors ［J/OL］. Flight Control & Detection ， 1 - 8 ［ 2026-06-01 ］. https：∥link.cnki.net/urlid/10.1567.TJ.20260128.1902.002 https://link.cnki.net/urlid/10.1567.TJ.20260128.1902.002 . （in Chinese）

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Analysis of rotor aeroelastic loads during control ramp increase of helicopter

Analysis and research on airworthiness certification technology for helicopter aeromedical rescue system

Research on low noise departure trajectory planning based on improved dynamic window method

Reinforcement learning-based path planning for UAV maritime search

High precision fitting method for hyperbolic annular features of intake tracts under realistic assembly

Related Author

No data

Related Institution

No data

AI问答

Postal code：100079
Tel：（010）53879206 Email：tmw@bjxintong.com.cn
Technical support is provided by Beijing Founder electronics co., LTD 京ICP备09082226号-64 京公网安备11010602201714号
It is recommended to read the content of this site in Chrome&IE9+. Please switch to extreme mode in browser 360.
Cookies We use cookies to help provide and enhance our service and tailor content. By continuing, you agree to the use of cookies.

⁰