永磁同步電機(jī)滑模觀測(cè)與控制方法研究.pdf

1、傳統(tǒng)的永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)，通過機(jī)械傳感器獲得電機(jī)的速度與位置的反饋信號(hào)進(jìn)行控制。機(jī)械傳感器存在安裝困難、體積變大、干擾影響和可靠性降低等問題。針對(duì)這個(gè)問題，無速度傳感器控制已經(jīng)成為目前研究熱點(diǎn)。另外，永磁同步電機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，期望有高性能的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和靜態(tài)響應(yīng)，因此需要研究新型的高性能的控制算法，以提高控制系統(tǒng)控制性能和品質(zhì)。
　　本文在上述目標(biāo)要求之下，著眼于滑模變結(jié)構(gòu)控制理論的應(yīng)用研究，進(jìn)行了如下幾個(gè)方面的討論和研究。

2、r>　　首先，簡(jiǎn)述永磁同步電機(jī)的基本工作原理，分析了永磁同步電機(jī)在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并且分析了其矢量控制的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和主要功能模塊，為永磁同步電機(jī)新型滑模變結(jié)構(gòu)速度位置觀測(cè)器算法和滑模變結(jié)構(gòu)控制算法提供了研究基礎(chǔ)。
　　其次，針對(duì)永磁同步電機(jī)滑模觀測(cè)器存在的系統(tǒng)抖振、角度偏差、速度計(jì)算的擾動(dòng)問題，提出了兩種新型的滑模觀測(cè)器。其一是擴(kuò)展卡爾曼濾波滑模觀測(cè)器。通過引入Sigmoid函數(shù)、擴(kuò)展卡爾曼濾波器和鎖相環(huán)技術(shù)，減弱了系統(tǒng)

3、抖振，解決了低通濾波器帶來的角度偏差和需要補(bǔ)償?shù)膯栴}，鎖相環(huán)提取速度信號(hào)成功地削弱速度計(jì)算帶來的擾動(dòng)問題。其二是永磁同步電機(jī)擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)自適應(yīng)滑模觀測(cè)器，思想是把觀測(cè)狀態(tài)由原來的電流信號(hào)擴(kuò)展到電流和半反電動(dòng)勢(shì)，并結(jié)合模型參考自適應(yīng)控制理論，對(duì)半反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行提取以獲取角度信號(hào)，通過自適應(yīng)率算法獲得速度信號(hào)，減小系統(tǒng)抖振的同時(shí)可以省略低通濾波器，解決角度偏差和速度擾動(dòng)的問題。
　　再者，非奇異終端滑?？刂剖窃诮K端滑?？刂频幕A(chǔ)上發(fā)展出來的

4、控制算法，解決了它的奇異問題，但是系統(tǒng)狀態(tài)的收斂速度沒有終端滑?？刂颇敲纯?，并且存在系統(tǒng)抖振的問題。采用偽指數(shù)趨近率以提高系統(tǒng)狀態(tài)的收斂速度，引入擴(kuò)張觀測(cè)器對(duì)系統(tǒng)擾動(dòng)進(jìn)行觀測(cè)來減小系統(tǒng)抖振，提出了基于擴(kuò)張觀測(cè)器的偽指數(shù)趨近率快速非奇異終端滑?？刂扑惴ā⒃撍惴☉?yīng)用到永磁同步電機(jī)矢量控制速度環(huán)中，并進(jìn)行了仿真研究，仿真結(jié)果表明該算法有效且正確。
　　最后，對(duì)滑模預(yù)測(cè)控制進(jìn)行了研究。結(jié)合多采樣率控制理論，提出了永磁同步電機(jī)輸入多采樣率