[发明专利]基于奇异摄动理论的永磁同步电机滑模控制系统及建模方法

摘要

本发明公开了一种基于奇异摄动理论的永磁同步电机滑模控制系统及建模方法，本发明基于奇异摄动理论对电机数学模型进行分解，并在不同的时间尺度内分别针对慢变和快变时间子系统进行控制器的设计，从而构成复合控制器。并将欧几里德范数考虑到滑模控制器的设计中取代符号函数项以削弱抖振现象，从而构成基于奇异摄动理论的永磁同步电机滑模控制系统。最后，应用李雅普诺夫稳定性理论分析了闭环系统的稳定性。本发明控制系统具有很强的鲁棒性，能实现对给定角速度信号的准确跟踪。

主权项

1.一种基于奇异摄动理论的永磁同步电机滑模控制系统，其特征在于：包括角速度误差模块、慢子系统滑模控制律模块、快子系统滑模控制律模块、磁链旋转空间角度模块、电流互感器模块、三相静止对称ABC坐标系转两相同步旋转正交dq坐标系模块、两相同步旋转正交dq坐标系转两相静止正交αβ坐标系模块、计算快变分量模块、快慢控制信号叠加模块、正弦脉宽调制模块、逆变器模块和电源模块，其中：角速度误差模块将给定角速度ω^*与永磁同步电机的实际角速度ω作差得到误差e，并将误差e发送到慢子系统滑模控制律模块；慢子系统滑模控制律模块根据误差e得到交轴慢变控制信号u_qs和直轴慢变控制信号u_ds，并将其同时发送到快慢控制信号叠加模块和计算快变分量模块；磁链旋转空间角度模块根据永磁同步电机的角速度ω积分得到转子磁链旋转的空间角度并将其同时发送到三相静止对称ABC坐标系转两相同步旋转正交dq坐标系模块和两相同步旋转正交dq坐标系转两相静止正交αβ坐标系模块；电流互感器模块根据逆变器模块的输出得到三相对称交流电信号，并将其发送到三相静止对称ABC坐标系转两相同步旋转正交dq坐标系模块；三相静止对称ABC坐标系转两相同步旋转正交dq坐标系模块根据转子磁链旋转的空间角度和三相对称交流电信号得到交轴的电流信号i_q和直轴的电流信号i_d，并将其发送到计算快变分量模块；计算快变分量模块根据永磁同步电机的角速度ω、交轴慢变控制信号u_qs、直轴慢变控制信号u_ds、交轴电流信号i_q和和直轴电流信号i_d得到交轴快变电流信号i_qf和直轴快变电流信号i_df，并将其发送到快子系统滑模控制律模块；快子系统滑模控制律模块根据永磁同步电机的角速度ω、交轴快变电流信号i_qf和直轴快变电流信号i_df得到直轴快变控制信号u_df和交轴快变控制信号u_qf，并将其发送到快慢控制信号叠加模块；快慢控制信号叠加模块根据交轴慢变控制信号u_qs、直轴慢变控制信号u_ds、直轴快变控制信号u_df和交轴快变控制信号u_qf得到直轴控制信号u_d和交轴控制信号u_q，并将其发送到两相同步旋转正交dq坐标系转两相静止正交αβ坐标系模块；两相同步旋转正交dq坐标系转两相静止正交αβ坐标系模块根据直轴控制信号u_d和交轴控制信号u_q得到α轴控制信号u_α和β轴控制信号u_β，并将其发送到正弦脉宽调制模块；正弦脉宽调制模块根据电源、α轴控制信号u_α和β轴控制信号u_β得到脉冲驱动信号，并将其发送到逆变器模块；逆变器模块根据电源和脉冲驱动信号得到三相对称信号，并将其发送到永磁同步电机；永磁同步电机根据三相对称信号以及干扰得到永磁同步电机的角速度ω。