[發明專利]基于分數階滑模控制器的永磁直流電機控制方法及系統

有效

• 申請號: 202110018288.5
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112769368B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 侯明冬;韓耀振;潘為剛;楊仁明;胡冠山;李光葉;張允剛
• 申請（專利權）人: 山東交通學院
• 主分類號: H02P23/00
• 分類號: H02P23/00;H02P23/04;H02P23/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 黃海麗

1.基于分數階滑模控制器的永磁直流電機控制方法，其特征是，包括：

在存在外部干擾的情況下，基于永磁直流電機的輸出電流和輸入電壓，建立待控制永磁直流電機的數據驅動模型；具體包括：

在存在參數不確定、負載和摩擦的情況下，基于永磁直流電機的輸出電流和輸入電壓，建立待控制永磁直流電機的數據驅動模型；

y(k+1)＝y(k)+φ(k)Δu(k)+Δd(k)????????????????(8)

其中，y(k)是k時刻永磁直流電機的輸出電流，y(k+1)是k+1時刻永磁直流電機的輸出電流，Δu(k)是k時刻永磁直流電機輸入端電壓與k-1時刻的永磁直流電機輸入端電壓之差；Δd(k)＝d(k)-d(k-1)表示k時刻系統擾動與k-1時刻系統擾動之差，此處定義為廣義擾動，且|d(k)|≤D，D0是一個正常數；φ(k)表示時變偽偏導數，且|φ(k)|≤b，b是一個正常數；

通過擾動估計和偏導數估計，將所述數據驅動模型轉換為新的數據驅動模型；新的數據驅動模型是指：

其中，δ(k)表示偽偏導數估計誤差；表示偽偏導數估計值；Δu(k)表示k時刻永磁直流電機輸入端電壓與k-1時刻的永磁直流電機輸入端電壓之差；表示k時刻系統擾動與k-1時刻系統擾動之差的估計值；是擾動估計誤差；

針對新的數據驅動模型，建立對應的分數階終端滑模函數；具體為：

s(k)＝λ₁e(k)+λ₂Δ^α-1e^ξ(k-1)???????????????????(23)

其中，s(k)表示分數階終端滑模函數；λ₁和λ₂是非零正常數；e(k)表示k時刻輸出電流的跟蹤誤差；e^ξ(k-1)表示k-1時刻輸出電流的跟蹤誤差，ξ為兩個奇整數的比率，且0ξ1；Δ^α-1表示分數階微積分算子，α表示分數階算子的階數；

e(k)＝y(k)-y_r(k)?????????????????????????(22)

其中，y(k)是k時刻永磁直流電機的實際輸出電流值，y_r(k)是k時刻永磁直流電機的給定輸出電流值；

設計分數階終端滑模函數的控制律；

對分數階終端滑模函數的控制律中的符號函數進行修正，以減輕抖振現象；

基于分數階終端滑模函數修正后的控制律，控制待控制永磁直流電機的運行；

設計分數階終端滑模函數的控制律；具體為：

其中，Δu(k)表示k時刻永磁直流電機輸入端電壓與k-1時刻的永磁直流電機輸入端電壓之差；表示k時刻系統擾動與k-1時刻系統擾動之差的估計值；表示偽偏導數估計值；y_r(k+1)是k+1時刻永磁直流電機的給定輸出電流值；s(k)表示分數階終端滑模函數；y(k)是k時刻永磁直流電機的實際輸出電流值；Δ^α-1表示分數階微積分算子，α表示分數階算子的階數；e^ξ(k)表示k時刻輸出電流的跟蹤誤差，ξ為兩個奇整數的比率，且0ξ1；λ_s是切換控制增益；sgn(s(k))表示s(k)的符號函數，即s(k)為正數時，sgn(s(k))符號為正，反之亦然；

δ(k)為偽偏導數估計誤差且有界，為方便控制器整定，將δ(k)的值取為不大于M的常數δ；當很小時，控制輸入有可能變得很大甚至無界，引入參數估計誤差δ，作為估計值的附加校正項，避免這種現象的發生；

對分數階終端滑模函數的控制律中的符號函數進行修正，以減輕抖振現象；具體包括：

將分數階終端滑模函數的控制律的符號函數替換為：

其中σ0。