永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的高階終端滑?？刂品椒ㄑ芯?pdf

1、實(shí)際電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)中普遍存在不確定性，如何在這種條件下，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，是電氣工程領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)之一。永磁同步電動(dòng)機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)控制系統(tǒng)，作為機(jī)械臂、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化生產(chǎn)線等運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的重要組成部分，是一個(gè)典型的多變量、強(qiáng)耦合、不確定非線性系統(tǒng)。在提高其性能的過程中，需要解決參數(shù)攝動(dòng)、外界擾動(dòng)、以及機(jī)械諧振等不確定性帶來的諸多問題。本文

2、主要研究以永磁同步電動(dòng)機(jī)為代表的非線性系統(tǒng)的魯棒控制問題，這既具有理論意義，又具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。針對傳統(tǒng)線性滑模控制方法收斂速度較慢、控制信號(hào)存在抖振、要求系統(tǒng)的不確定性滿足匹配條件的不足，本文提出了一種高階終端滑?？刂品椒ǎ⑵渫茝V到非匹配不確定系統(tǒng)中。以永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)為具體應(yīng)用對象，設(shè)計(jì)了魯棒控制器和轉(zhuǎn)速觀測器，并且解決了機(jī)械諧振的抑制問題。
　　針對一類含有非匹配擾動(dòng)的不確定多變量系統(tǒng)，本文提出了一種遞階結(jié)構(gòu)的

3、高階終端滑?？刂品椒?。通過狀態(tài)變換，將系統(tǒng)分解為塊能控標(biāo)準(zhǔn)型。采用非奇異終端滑模面，設(shè)計(jì)了二階滑?？刂坡?，使輸入輸出子系統(tǒng)的狀態(tài)在有限時(shí)間內(nèi)收斂至平衡點(diǎn)，同時(shí)，內(nèi)部子系統(tǒng)的狀態(tài)收斂至平衡點(diǎn)附近的鄰域內(nèi)。另外，針對一類含有非匹配參數(shù)攝動(dòng)的參數(shù)嚴(yán)格反饋型不確定系統(tǒng)，本文提出了一種自適應(yīng)反步高階終端滑模控制方法。前n1步結(jié)合自適應(yīng)律估計(jì)出未知參數(shù)，第n步引入特殊的非奇異終端滑模面，使系統(tǒng)最后一個(gè)狀態(tài)有限時(shí)間收斂。以上控制方法，有效抑制了控制量

4、的抖振，提高了系統(tǒng)的收斂速度和穩(wěn)態(tài)跟蹤精度，并且對匹配不確定性和非匹配不確定性均具有魯棒性。
　　基于上述理論，針對永磁同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，本文提出了一種高階終端滑模控制方法，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和魯棒性。結(jié)合矢量控制技術(shù)，在d-q坐標(biāo)系下，針對電機(jī)轉(zhuǎn)速和d、q軸定子電流分別設(shè)計(jì)了非奇異終端滑模面，通過二階滑?？刂坡梢种贫墩瘛７抡娼Y(jié)果表明，與PI控制器相比，電機(jī)轉(zhuǎn)速和定子電流在有限時(shí)間內(nèi)收斂，并且系統(tǒng)對于負(fù)載擾動(dòng)以及參數(shù)攝動(dòng)具

5、有魯棒性。
　　為了觀測永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，本文提出了一種自適應(yīng)高階終端滑模觀測器。通過二階滑模控制律獲得平滑的反電動(dòng)勢估計(jì)值，避免了傳統(tǒng)滑模觀測器外加低通濾波器帶來的相位滯后問題。在此基礎(chǔ)上，采用自適應(yīng)律估計(jì)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使得轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)估計(jì)值更加平滑，并且不受電機(jī)參數(shù)攝動(dòng)的影響。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，和傳統(tǒng)滑模觀測器相比，所提出的觀測器提高了電機(jī)轉(zhuǎn)速的觀測精度。
　　伺服系統(tǒng)的機(jī)械諧振是永磁同步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用中的一個(gè)需要解決的問題，