[发明专利]一种基于模糊切换策略的永磁同步电机复合变结构控制方法

权利要求书

1.一种基于模糊切换策略的永磁同步电机复合变结构控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，建立永磁同步电机标称模型；

第二步，设计干扰观测器，对电机速度环外部干扰进行实时估计与补偿，得到干扰估计值；

第三步，基于多模变结构控制原理设计变结构控制器，通过在电机响应过程中切换PI与IP控制器，消除超调量，所述超调量表示被调参数动态偏离给定值的最大程度，保证电机响应速度；

第四步，基于模糊控制理论建立模糊规则，针对第三步PI与IP控制器切换过程设计模糊切换控制器，保证切换的平滑性；

第五步，将第二步获得的干扰估计值与第三步中的变结构控制器输出进行复合，得到基于模糊切换策略的复合变结构控制器，保证永磁同步电机的跟踪精度。

2.根据权利要求1所述的一种基于模糊切换策略的永磁同步电机复合变结构控制方法，其特征在于：所述第一步，建立永磁同步电机标称模型如下：

其中，i_d,i_q分别为定子电流d,q轴分量；u_d,u_q分别为定子电压d,q轴分量；L为定子轴电感；R为定子电阻；ω为永磁同步电机角速度；n_p为磁极对数；ψ_f为磁链量；J为永磁同步电机转动惯量；分别为d轴电流、q轴电流和角速度对时间的一阶导数；T_e为永磁同步电机输出的电磁转矩；d_s为速度环所受总干扰。

3.根据权利要求2所述的一种基于模糊切换策略的永磁同步电机复合变结构控制方法，其特征在于：所述第二步中，设计干扰观测器如下：

其中，Q(s)为低通滤波器；τ为低通滤波器常值系数；Q_INV(s)为低通滤波器与电机名义模型的逆相乘；为总干扰d_s的估计值；P(s)为由永磁同步电机标称模型推导出的传递函数。

4.根据权利要求3所述的一种基于模糊切换策略的永磁同步电机复合变结构控制方法，其特征在于：所述第三步中，基于多模变结构控制原理设计变结构控制器包括一个PI控制器和一个IP控制器，采用模糊切换保证PI与IP控制器的平稳过渡：

其中，U_PI和U_IP分别为PI控制器和IP控制器的控制输出；K_p为比例系数；K_i为积分系数；e为转速误差；ω_out为永磁同步电机输出转速；s为拉氏变换复变量算子；

PI与IP控制器的切换根据输出转速ω_out的大小按照固定的模糊逻辑公式进行切换，采用加权的方式进行叠加，将PI控制器与IP控制器的控制输出与对应的权重系数相乘再求和得出实际控制输出，通过下式得出：

U_VSPI＝(1-ε)U_PI+εU_IP

其中，U_VSPI为变结构控制器的实际控制输出；1-ε和ε分别为PI控制器和IP控制器的权重系数；权重系数ε随速度的增大由0增至1，在系统响应初期，PI控制器起主要作用，保证响应过程的快速性；随着响应过程的进行，PI的控制作用减弱，IP的控制作用增强；在接近期望速度值时，IP控制器起主要作用，消除超调，同时响应进入稳态后，仅IP控制器起作用；此变结构控制器在起始时保留了PI控制器响应的快速性，在期望值附近保留IP控制器无超调的特点。