[發明專利]基于擴張狀態觀測器的永磁同步電機雙冪次滑?？刂品椒?/span>在審
| 申請號： | 201810083038.8 | 申請日： | 2018-01-29 |
| 公開（公告）號： | CN108183645A | 公開（公告）日： | 2018-06-19 |
| 發明（設計）人： | 郭一軍;胡娟;蘆莎 | 申請（專利權）人： | 黃山學院 |
| 主分類號： | H02P21/00 | 分類號： | H02P21/00;H02P21/05 |
| 代理公司： | 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112 | 代理人： | 余成俊 |
| 地址： | 245041 安*** | 國省代碼： | 安徽;34 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 永磁同步電機 擴張狀態觀測器 滑?？刂?/a> 快速穩定控制 滑模控制器 保證系統 抖振現象 工程系統 快速收斂 設計系統 數學模型 系統負載 應用需求 控制器 魯棒性 擾動 攝動 | ||
1.一種基于擴張狀態觀測器的永磁同步電機雙冪次滑?？刂品椒ǎ涮卣髟谟冢壕唧w步驟如下：
步驟1：建立永磁同步電機系統的數學模型；
步驟2：設計永磁同步電機系統雙冪次滑模控制器；
步驟3：設計系統擴張狀態觀測器。
2.根據權利要求1所述的基于擴張狀態觀測器的永磁同步電機雙冪次滑?？刂品椒?，其特征在于：步驟1所述的建立永磁同步電機系統的數學模型，具體步驟如下：
1.1假設電機磁場在空間呈正弦分布，磁路不飽和，在不考慮鐵芯磁滯損耗和渦流損耗情況下，可得面裝式永磁同步電機在d-q坐標系下的狀態方程：
式中，id，iq分別為d，q軸的定子電流分量；ud，uq分別為d，q軸的定子電壓分量；L為定子電感；np為極對數；Rs為定子電阻；φ為轉子磁鏈；J為轉動慣量；B為摩擦系數；TL為負載轉矩；ω為轉子機械角速度；
1.2定義系統誤差狀態變量e＝ωr-ω，其中，ωr為期望轉速，ω為永磁同步電機實際輸出的轉子機械角速度，由系統方程(1)的第三個式子得
記由于實際系統中摩擦系數未知，且會隨溫度而變化，TL也易受負載擾動影響，所以將負載轉矩和摩擦系數相關項看成系統的不確定項，加上其它一些擾動因素稱之為系統的總和擾動，統一記為N，故式(2)可重寫為
3.根據權利要求2所述的基于擴張狀態觀測器的永磁同步電機雙冪次滑模控制方法，其特征在于：步驟2所述的設計永磁同步電機系統雙冪次滑?？刂破?，具體步驟如下：
2.1為實現系統誤差狀態e和的鎮定控制，實現PMSM伺服系統的快速響應和提高跟蹤精度，滑模面s設計為
式中，λ1為大于0的滑模面參數；
對s求導可得
采用趨近律方法設計滑?？刂破?，選擇如下的雙冪次趨近律
式中，趨近律參數λ2>0，λ3>0，β≥1，0<α<1；
2.2由式(3)、式(5)、式(6)可得系統轉速跟蹤雙冪次滑模控制律為
依據滑動模態的存在條件，利用Lyapunov函數進行穩定性分析，取候選Lyapunov函數V(t)為
對上式求導可得：
因此，系統誤差滑動模態存在,系統是穩定的；
采用飽和函數來代替符號函數，即在在邊界層以外采用常規的切換控制，邊界層以內采用連續的反饋控制，飽和函數的表達式為
式中，δ>0為邊界層厚度。
4.根據權利要求3所述的基于擴張狀態觀測器的永磁同步電機雙冪次滑?？刂品椒ǎ涮卣髟谟冢翰襟E3所述的設計系統擴張狀態觀測器，具體步驟如下：
式(7)中含有不確定項N，采用擴張狀態觀測器獲得N的估計值并進行實時補償；
記由式(1)構造如下所示的系統：
對上式設計離散二階擴張狀態觀測器:
式中，e1為擴張狀態觀測器對系統狀態變量的估計誤差；z1和z2分別為ω和N的估計狀態；β01、β02、σ為觀測器參數，通過選擇觀測器參數式(12)估計式(11)中的狀態變量；
具體的表達式為
因此，由(7)(12)式可得基于擴張狀態觀測器的永磁同步電機系統轉速跟蹤雙冪次滑模控制律為
在控制律(14)作用下，誤差閉環系統(3)中e的狀態軌跡可以快速地收斂于滑模面s＝0，且通過改變λ1的大小可以調節e的穩定時間。
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