[發明專利]一種基于動態滑模面的永磁同步電機控制方法

在審

• 申請號: 201711065408.7
• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107769651A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 何金保;駱再飛;易新華
• 申請（專利權）人: 寧波工程學院
• 主分類號: H02P21/05
• 分類號: H02P21/05;H02P21/00
• 代理公司: 蘇州翔遠專利代理事務所(普通合伙)32251
• 代理人: 劉計成

技術領域

本發明涉及一種基于動態滑模面的永磁同步電機控制方法。

背景技術

永磁同步電機(PMSM)具備十分優良的低速性能、可以實現弱磁高速控制，調速范圍寬廣、動態特性和效率都很高，而且無需激磁電流，提高了電機效率和功率密度，永磁同步電機已經成為伺服系統的主流之選，廣泛應用于數控機床、工業機器人等領域。

隨著微電子技術、微處理器、控制技術的發展，使得很多算法復雜的控制策略可以應用到電機控制中。國內外學者對交流伺服系統的動態滑模控制策略研究較多，取得了一定的成果，比如：微陀螺儀的動態滑模控制系統(發明專利，授權公告號：CN102866633B)，虛擬軸機床并聯機構運動控制的自適應動態滑模控制方法(發明專利，授權公告號：CN102385342B)，目前動態滑模控制還處于理論探索階段，還有一些理論問題未解決。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，為了提高永磁同步電機性能，消弱滑模變結構控制的抖振，本發明提供一種基于動態滑模面的永磁同步電機控制方法。

一種基于動態滑模面的永磁同步電機控制方法，永磁同步電機的數學模型用狀態方程表示為：

其中(n＝2)，i＝1,2…n-1，J為轉動慣量，B是粘滯摩擦系數，K_t是感應系數與極對數乘積，為系統不確定項，d(x,t)＝D_pT_L+T_α為外部干擾，D_p＝-1/J,且d(x,t)≤D_max，Δf(x,t)≤F_max，假設其特征在于：設計帶修正函數的動態滑模面

其中修正函數w(t)＝χE-τP(t)，χ＝[χ₁χ₂…χ_n]，τ＝[τ₁τ₂…τ_n]，C＝[c₁c₂…c_n]，c_i(i＝1,2…n)為正常數，p(t)為Terminal函數，為誤差向量，為參考輸出，

控制律為：

其中sgn(S)為符號函數。

理論上Terminal時間可以取任意小，但需要根據實際情況來選擇合適的Terminal時間值。本方法是實質上也是動態Terminal滑模控制方法，為簡便起見，假設系統為二階系統，由滑模面可得到其中含有項，而該項與輸入u有關，因此滑模面S與輸入u有關。當時間t≥T時，P(t)＝0，由滑模面可知，跟蹤誤差E在有限時間T內收斂到零。

綜上所述，本發明在動態滑模面方程中包含修正函數，動態滑模面與控制輸入的導數相關，將不連續項轉移到控制的一階或高階導數中去，得到在時間上本質連續的動態滑模控制律，有效消弱抖振，而且，本發明提出的動態滑模面是非線性的，系統狀態能在有限時間內收斂到零，相對于傳統滑模方法具有更高的穩態跟蹤精度，動態性能較好。本發明大大提升了系統魯棒性，實現簡單，具有很好的應用前景。

附圖說明

圖1為本發明控制系統設計流程圖。

圖2為本發明實施例位置跟蹤曲線。

圖3為本發明實施例位置跟蹤誤差曲線。

圖4為本發明實施例滑模面。

圖5為本發明實施例動態輸入

圖6為本發明實施例控制輸入。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地實施。

永磁同步電機的數學模型用狀態方程表示為：

其中b(x,t)＝B_p＝K_tJ，(n＝2)，i＝1,2…n-1，J為轉動慣量，B是粘滯摩擦系數，K_t是感應系數與極對數乘積，為系統不確定項，d(x,t)＝D_pT_L+T_α為外部干擾，D_p＝-1/J,且d(x,t)≤D_max，Δf(x,t)≤F_max，假設假設參考輸出為

定義誤差向量為

設計帶修正函數的動態滑模面