[發明專利]一種滑模控制器及一種雙模態控制系統

無效

• 申請號: 201110413897.7
• 申請日: 2011-12-13
• 公開（公告）號: CN103166565A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 齊亮;賈廷綱;陳江洪;唐麗嬋;湯雪華;李勁;王振濱
• 申請（專利權）人: 上海電氣集團股份有限公司;上海賽柯控制技術有限公司
• 主分類號: H02P25/02
• 分類號: H02P25/02
• 代理公司: 上海兆豐知識產權代理事務所(有限合伙) 31241
• 代理人: 章蔚強

技術領域

本發明涉及一種用于交流異步電機控制領域的滑模控制器和一種雙模態控制系統。

背景技術

交流異步電機是一個多變量、強耦合、高度非線性的復雜模型，其轉子參數估計的在技術上存在著相當的難度，且受到眾多內部參數的影響，使得交流異步電機的調速性能大打折扣。

滑模控制器是解決這一問題的重要途徑之一，它屬于變結構控制器，與其他常規控制器最大的不同在于其控制的不連續性，不連續性是一種能夠使被控制系統的“結構”隨時變化的開關特性。滑模控制器對交流異步電機模型的精確性要求不高，對電機系統不確定參數、參數變化、數學建模的不確定性以及外界環境的干擾具有完全的自適應性；這種優點奠定了滑模控制器在電機控制領域的優勢地位。它根據交流異步電機的給定轉速w和交流異步電機實際轉速反饋值w^*之間的系統偏差s以及所述系統偏差的導數有目的地讓調速系統沿著已設計好的“滑動模態”軌跡運行，因而系統具有非常強的魯棒性。

滑模控制器也存著一個突出的問題，即抖動問題。或者說是被控制系統存在抖動。這個問題的存在影響了交流異步電機控制系統運行的平穩性和交流異步電機系統的穩定性。分析可知，抖動問題的存在主要是因為滑模控制器的不連續性切換造成的，因為在采用滑模控制器時，必須減弱或消除其抖動問題。

目前，滑模控制器設計的基本步驟：

先是尋求切換函數s，使交流異步電機的轉速能夠在滑動模態區上的運動漸近穩定。對于交流異步電機的控制，滑模控制器所選取的切換函數，即系統偏差為：s＝w-w^*，其中，w為交流異步電機的給定轉速，w^*為交流異步電機實際轉速的反饋值。

再是尋求滑模控制器的控制律，使得滑模控制器實現滑模控制的條件，即得以滿足。在交流異步電機上選取的滑模控制器的控制率為：其中的幾個物理量為：交流異步電機的電磁力矩Te^*、第一增益參數M，第二增益參數N、此外為了進一步對所述滑模控制器的原理進行說明，定義了下列物理量：交流異步電機的負載力矩為T_L，交流異步電機的轉動慣量為J，因此，

滑模控制器控制實現滑模控制的條件：

下面推導系統滑動模態存在條件：

·s＝w-w^*

根據得：

根據滑模控制器的控制率：

Te*=M(w-w*)+Nsign(w-w*)]]>

·w-w^*＞0，J＞0，T_L＞0

當M＞0，N＜0時

因此，在保證滑模控制器實現滑模控制的充分條件為M＜0，N＜0的情況下，所提出的滑模運動將存在。

請參閱圖1，目前的滑模控制器，其外接輸入系統2，所述滑模控制器5包括第一乘法器51、過零比較器52、第二乘法器53和加法器54，所述第一乘法器51和所述過零比較器52的輸入端與輸入系統2的輸出端相連，所述過零比較器52的輸出端與所述第二乘法器53的輸入端相連，所述第二乘法器53的輸出端和所述第一乘法器51的輸出端連接所述加法器54，所述加法器54的輸出交流異步電機的電磁力矩Te^*，反饋給所述交流異步電機系統。由于所述滑模控制器進行控制時，滑模控制器的控制率上的第一增益參數M，第二增益參數N是在第一乘法器52和第二乘法器53上事先設定好的，因此無法從根本上消除滑模控制器的抖動問題。

發明內容