永磁同步电机调速系统的终端滑模控制方法研析.pdf

摘要 摘要 随着电力电子、微电子技术和现代电机控制理论的发展，永磁同步电机在交流伺服 传动领域得到了广泛的应用，永磁同步电机控制策略的研究越来越受到控制理论学者和 工程师们的重视。高性能的永磁同步电机控制系统需要同时具备快速的响应能力、超调 小、无静差、精度高和极强的抗扰动能力的特点。然而，永磁同步电机本身是一个非线 性系统，所以采用传统的线性控制器容易受到电机参数变化和突加负载扰动等不确定性 的影响，很难使系统同时兼顾动态响应和抗扰动能力的要求。 滑模控制是一种典型的非线性控制算法，具有对系统参数摄动不敏感、抗扰动能力 强、响应速度快及容易实现等优点。在永磁同步电机调速系统已有的滑模控制方法中， 大多数是采用线性滑模面，当系统状态在滑模面上运动时，经过无限长时间后才能到达 平衡点。为了进一步提高系统的收敛性，引入终端滑模面，使系统状态能在有限时间内 收敛到平衡点。本文对终端滑模控制这种非线性控制方法在永磁同步电机调速系统中的 应用展开了研究。 在电机速度与定子q轴参考电流之间二阶微分方程的基础上，本文首先提出了一种 基于非奇异终端滑模的速度环控制方法，并进行了仿真与实验研究。该方法使得电机转 速能在有限时间内到达参考值，实现快速收敛和更好的跟踪精度。同时，考虑了不合适 的终端滑模控制高增益带来的系统大抖振问题，为了既削弱抖振又保证抗干扰能力，提 出了一种基于扰动观测前馈补偿的复合终端滑模控制策略。通过扰动观测器观测出系统 扰动并进行前馈补偿，减小终端滑模控制所需要的切换增益，以削弱可能的抖振现象。 仿真和实验结果表明本文所设计的复合终端滑模控制策略有效地削弱了系统的抖振，并 保持了对负载扰动和系统参数摄动具有强鲁棒性的优点。 关键词：永磁同步电机；调速系统；终端滑模控制；有限时间控制；扰动观测器 Abstract Withthefast of electronics technology developmentpower andmodemcontrol motorhasbeen in magnetsynchronous widelyapplied theory,permanent motor ACservo control of attracts system．Thestrategypermanentmagnetsynchronous great attentionfromresearchersand synchronous engineers．Highperformancepermanentmagnet the of motorcontrol should characteristics response system possess rapid and anti—disturbance overshoot，hightrackingprecisionstrong motorservo is magnetsynchronous systemnonlinear,time—varying，andcomplex permanent well variation．Itis