[發(fā)明專利]一種自適應(yīng)非奇異快速終端滑模觀測(cè)器控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810728166.3
• 申請(qǐng)日: 2018-07-05
• 公開（公告）號(hào): CN108847791B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧有亮;謝雄;陳勇;趙鵬;張桓源
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H02P6/08
• 分類號(hào): H02P6/08
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)非奇異快速終端滑模觀測(cè)器控制方法，屬于電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制領(lǐng)域。本發(fā)明通過轉(zhuǎn)矩差值自適應(yīng)調(diào)節(jié)終端吸引子中的指數(shù)趨近律和終端吸引趨近律的系數(shù)，用轉(zhuǎn)矩差值變化率調(diào)整整體的趨近速率；通過定子電流和電壓來確定滑模超平面，并通過轉(zhuǎn)矩差值和轉(zhuǎn)矩差值變化率自適應(yīng)調(diào)整滑模超平面；通過超平面和趨近律得到滑模控制率，并通過轉(zhuǎn)矩差值和轉(zhuǎn)矩差值變化率自適應(yīng)調(diào)整控制率；轉(zhuǎn)矩計(jì)算模塊計(jì)算得到實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩，并與給定轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩差值。本發(fā)明自適應(yīng)調(diào)節(jié)終端吸引子趨近律、控制率和超平面，避免了滑模系統(tǒng)在控制切換時(shí)出現(xiàn)的超調(diào)和振蕩現(xiàn)象，同時(shí)對(duì)參數(shù)攝動(dòng)和外界干擾具有很好的自適應(yīng)效果，提高了無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制領(lǐng)域，特別涉及一種自適應(yīng)非奇異快速終端滑模觀測(cè)器控制方法。

背景技術(shù)

滑模觀測(cè)器是一種比較特殊的非線性控制結(jié)構(gòu)，通過正常運(yùn)動(dòng)和滑動(dòng)模態(tài)運(yùn)動(dòng)兩種控制切換，最終使得系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定在平衡點(diǎn)處，而自適應(yīng)非奇異快速終端滑模觀測(cè)器是滑模觀測(cè)器的一種變形。1989年，本領(lǐng)域技術(shù)人員提出了終端滑模的概念，很大程度上減小了滑模控制中的系統(tǒng)“抖振”問題，但在平衡點(diǎn)處存在奇異現(xiàn)象；現(xiàn)有技術(shù)中，有一種非奇異快速終端滑模觀測(cè)器，能夠改善系統(tǒng)全局趨近速度和解決平衡點(diǎn)處的奇異問題，但是系統(tǒng)容易外界因素干擾，動(dòng)態(tài)性能不好。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種自適應(yīng)非奇異快速終端滑模觀測(cè)器控制方法，采用終端吸引子作為觀測(cè)器的趨近律，消除了系統(tǒng)的“抖振問題”，采用冪指數(shù)趨近律和終端吸引趨近律，系統(tǒng)全局趨近速度性能好，利用轉(zhuǎn)矩誤差和轉(zhuǎn)矩誤差的變化率來自適應(yīng)滑模觀測(cè)器的趨近律、滑模面和控制率，抗外界干擾和動(dòng)態(tài)性能好，為無刷直流電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制中反電動(dòng)勢(shì)觀測(cè)提供了一種可行的方案。

一種自適應(yīng)非奇異快速終端滑模觀測(cè)器控制方法，應(yīng)用于自適應(yīng)非奇異快速終端滑模觀測(cè)器，所述滑模觀測(cè)器與無刷直流電機(jī)電性連接，所述滑模觀測(cè)器包括自適應(yīng)滑模超平面模塊、自適應(yīng)終端吸引子趨近率模塊、自適應(yīng)滑模控制率模塊、轉(zhuǎn)矩計(jì)算模塊，所述方法包括以下步驟：

步驟1，采集所述無刷直流電機(jī)的定子電壓u和定子電流i，通過所述自適應(yīng)滑模超平面模塊，基于所述滑模觀測(cè)器的誤差方程，得到所述滑模觀測(cè)器的滑模超平面s；

步驟2，采集所述無刷直流電機(jī)的定子電壓u和定子電流i，通過所述自適應(yīng)終端吸引子趨近率模塊得到所述滑模觀測(cè)器的趨近率

步驟3，根據(jù)所述超平面s和趨近率基于所述滑模觀測(cè)器的誤差方程，所述自適應(yīng)滑模控制率模塊得到所述滑模觀測(cè)器的控制率u；

步驟4，根據(jù)所述滑模觀測(cè)器獲取的反電動(dòng)勢(shì)的觀測(cè)值，通過所述轉(zhuǎn)矩計(jì)算模塊得到所述無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩T_e；

步驟5，將計(jì)算得到的轉(zhuǎn)矩T_e和給定轉(zhuǎn)矩做差，得到轉(zhuǎn)矩差值ΔT_e和轉(zhuǎn)矩差值變化率以自適應(yīng)調(diào)整控制所述滑模觀測(cè)器的滑模面、趨近率及控制率。

進(jìn)一步地，所述步驟1包括以下流程：

采集所述無刷直流電機(jī)的定子電壓u和定子電流i，通過所述自適應(yīng)滑模超平面模塊，基于所述滑模觀測(cè)器的誤差方程，得到所述滑模觀測(cè)器的滑模超平面s，表達(dá)式為

其中，和表示定子電流在αβ軸上分量的誤差值，和為關(guān)于轉(zhuǎn)矩差值變化率的函數(shù)，t＞1，p和q為正奇數(shù)，

進(jìn)一步地，所述滑模觀測(cè)器的誤差方程為

其中，e_α和e_β為反電動(dòng)勢(shì)在αβ軸上的分量，v_α和v_β為預(yù)設(shè)的控制率，R為定子相電阻，L為定子相電感。

進(jìn)一步地，所述步驟1還包括以下流程：