永磁同步電動機轉速的高階終端滑?？刂品椒ㄑ芯?pdf

1、實際電力拖動控制系統(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)動態(tài)響應性能，是電氣工程領域面臨的挑戰(zhàn)之一。永磁同步電動機(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)控制系統(tǒng)，作為機械臂、數(shù)控機床、自動化生產線等運動控制系統(tǒng)的重要組成部分，是一個典型的多變量、強耦合、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、外界擾動、以及機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機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，又具有實際應用價值。針對傳統(tǒng)線性滑?？刂品椒ㄊ諗克俣容^慢、控制信號存在抖振、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。以永磁同步電動機轉速控制系統(tǒng)為具體應用對象，設計了魯棒控制器和轉速觀測器，并且解決了機械諧振的抑制問題。
　　針對一類含有非匹配擾動的不確定多變量系統(tǒng)，本文提出了一種遞階結構的

3、高階終端滑模控制方法。通過狀態(tài)變換，將系統(tǒng)分解為塊能控標準型。采用非奇異終端滑模面，設計了二階滑模控制律，使輸入輸出子系統(tǒng)的狀態(tài)在有限時間內收斂至平衡點，同時，內部子系統(tǒng)的狀態(tài)收斂至平衡點附近的鄰域內。另外，針對一類含有非匹配參數(shù)攝動的參數(shù)嚴格反饋型不確定系統(tǒng)，本文提出了一種自適應反步高階終端滑?？刂品椒āＧ皀1步結合自適應律估計出未知參數(shù)，第n步引入特殊的非奇異終端滑模面，使系統(tǒng)最后一個狀態(tài)有限時間收斂。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，針對永磁同步電動機轉速控制系統(tǒng)，本文提出了一種高階終端滑?？刂品椒?，提高了系統(tǒng)的響應速度和魯棒性。結合矢量控制技術，在d-q坐標系下，針對電機轉速和d、q軸定子電流分別設計了非奇異終端滑模面，通過二階滑模控制律抑制抖振。仿真結果表明，與PI控制器相比，電機轉速和定子電流在有限時間內收斂，并且系統(tǒng)對于負載擾動以及參數(shù)攝動具

5、有魯棒性。
　　為了觀測永磁同步電動機的轉速，本文提出了一種自適應高階終端滑模觀測器。通過二階滑?？刂坡色@得平滑的反電動勢估計值，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。在此基礎上，采用自適應律估計電機轉速，使得轉速穩(wěn)態(tài)估計值更加平滑，并且不受電機參數(shù)攝動的影響。仿真和實驗結果表明，和傳統(tǒng)滑模觀測器相比，所提出的觀測器提高了電機轉速的觀測精度。
　　伺服系統(tǒng)的機械諧振是永磁同步電動機應用中的一個需要解決的問題，