[发明专利]一种基于动态滑模面的永磁同步电机控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于动态滑模面的永磁同步电机控制方法。

背景技术

永磁同步电机(PMSM)具备十分优良的低速性能、可以实现弱磁高速控制，调速范围宽广、动态特性和效率都很高，而且无需激磁电流，提高了电机效率和功率密度，永磁同步电机已经成为伺服系统的主流之选，广泛应用于数控机床、工业机器人等领域。

随着微电子技术、微处理器、控制技术的发展，使得很多算法复杂的控制策略可以应用到电机控制中。国内外学者对交流伺服系统的动态滑模控制策略研究较多，取得了一定的成果，比如：微陀螺仪的动态滑模控制系统(发明专利，授权公告号：CN102866633B)，虚拟轴机床并联机构运动控制的自适应动态滑模控制方法(发明专利，授权公告号：CN102385342B)，目前动态滑模控制还处于理论探索阶段，还有一些理论问题未解决。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，为了提高永磁同步电机性能，消弱滑模变结构控制的抖振，本发明提供一种基于动态滑模面的永磁同步电机控制方法。

一种基于动态滑模面的永磁同步电机控制方法，永磁同步电机的数学模型用状态方程表示为：

其中(n＝2)，i＝1,2…n-1，J为转动惯量，B是粘滞摩擦系数，K_t是感应系数与极对数乘积，为系统不确定项，d(x,t)＝D_pT_L+T_α为外部干扰，D_p＝-1/J,且d(x,t)≤D_max，Δf(x,t)≤F_max，假设其特征在于：设计带修正函数的动态滑模面

其中修正函数w(t)＝χE-τP(t)，χ＝[χ₁χ₂…χ_n]，τ＝[τ₁τ₂…τ_n]，C＝[c₁c₂…c_n]，c_i(i＝1,2…n)为正常数，p(t)为Terminal函数，为误差向量，为参考输出，

控制律为：

其中sgn(S)为符号函数。

理论上Terminal时间可以取任意小，但需要根据实际情况来选择合适的Terminal时间值。本方法是实质上也是动态Terminal滑模控制方法，为简便起见，假设系统为二阶系统，由滑模面可得到其中含有项，而该项与输入u有关，因此滑模面S与输入u有关。当时间t≥T时，P(t)＝0，由滑模面可知，跟踪误差E在有限时间T内收敛到零。

综上所述，本发明在动态滑模面方程中包含修正函数，动态滑模面与控制输入的导数相关，将不连续项转移到控制的一阶或高阶导数中去，得到在时间上本质连续的动态滑模控制律，有效消弱抖振，而且，本发明提出的动态滑模面是非线性的，系统状态能在有限时间内收敛到零，相对于传统滑模方法具有更高的稳态跟踪精度，动态性能较好。本发明大大提升了系统鲁棒性，实现简单，具有很好的应用前景。

附图说明

图1为本发明控制系统设计流程图。

图2为本发明实施例位置跟踪曲线。

图3为本发明实施例位置跟踪误差曲线。

图4为本发明实施例滑模面。

图5为本发明实施例动态输入

图6为本发明实施例控制输入。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地实施。

永磁同步电机的数学模型用状态方程表示为：

其中b(x,t)＝B_p＝K_tJ，(n＝2)，i＝1,2…n-1，J为转动惯量，B是粘滞摩擦系数，K_t是感应系数与极对数乘积，为系统不确定项，d(x,t)＝D_pT_L+T_α为外部干扰，D_p＝-1/J,且d(x,t)≤D_max，Δf(x,t)≤F_max，假设假设参考输出为

定义误差向量为

设计带修正函数的动态滑模面