[发明专利]基于级联非奇异终端滑模观测器的无速度传感器转矩控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于级联非奇异终端滑模观测器的无速度传感器转矩控制系统及方法，其对永磁同步电机转矩进行精确控制。本发明在矢量控制的基础上，首先，在dq坐标系设计自适应非奇异终端滑模观测器，来实现永磁同步电机转速、转子位置及定子电阻的观测；其次在αβ坐标系设计有效磁链非奇异终端滑模观测器，并把所观测的转速、和定子电阻信号输入，来观测αβ轴上的有效磁链，从而形成级联非奇异终端滑模观测器；然后利用观测的有效磁链信号和电流观测值，来获取电机反馈转矩信号。最后，将估算的电机转矩与给定转矩形成转矩闭环。所述系统及方法，能抑制传统滑模观测器控制量的抖振，在参数摄动及外部扰动情况下，实现永磁同步电机转矩的精确控制。

主权项

一种基于级联非奇异终端滑模观测器的无速度传感器转矩控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，在dq坐标系以定子电流为状态变量建立永磁同步电机数学模型式中，x＝[id iq]T，u＝[ud uq]T，Ld、Lq分别为d、q轴的电感，ud、uq分别为d、q轴的电压，id、iq分别d、q轴的电流，ψr为转子永磁体磁链，ωe为转子电角速度，Rs为定子电阻；步骤2，在dq坐标系中以定子电流为状态变量，设计自适应非奇异终端滑模观测器来实现永磁同步牵引电机转速ωe、转子位置θe及定子电阻Rs的观测；式中，v＝[vd vq]T为观测器的控制输入量，分别为d、q轴电流的观测值，为定子电阻的观测值，为转子电角速度的观测值；步骤3，根据有效磁链的定义ψext＝ψr+(Ld‑Lq)id，在αβ坐标系中建立基于有效磁链的永磁同步电机数学模型式中，x'＝[iα iβ]T，u'＝[uα uβ]T，d＝[ψext,α ψext,β]T，C＝I，uα、uβ分别为αβ坐标系定子电压分量，iα、iβ分别为αβ坐标系定子电流分量，ψα、ψβ分别为αβ坐标系定子磁链分量；步骤4，在αβ坐标系中设计有效磁链非奇异终端滑模观测器来实现有效磁链的观测；式中，ζ＝[ξd ξq]T为观测器的控制输入量。步骤5，根据级联滑模观测器输出的电流观测值和有效磁链来估算电机转矩步骤6，将估算的电机转矩与给定转矩形成转矩闭环，从而实现永磁同步牵引电机转矩的精确控制。