[发明专利]一种永磁同步电动机滑模控制的消抖方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电动机滑模控制的消抖方法，能够实现永磁同步电动机消除滑模控制抖颤现象。

背景技术

永磁同步电动机具有结构紧凑、高功率密度、高气隙磁通和高转矩惯性比等优点，与绕线式同步电机相比，没有励磁线圈、滑环和电刷，可靠性高、维修简单；在某些技术性能上优于无刷直流电动机和感应伺服电动机。因此，在高性能伺服驱动系统中被广泛应用。

但是，永磁同步电机是一个非线性系统，它含有角速度与交直轴电流的乘积项，要得到精确的控制性能必须对其进行解耦，非线性控制理论中的反馈线性化可将非线性系统转化为线性系统，这就要求系统的模型精确。然而，电机动态模型中的参数受到温度、湿度、振动、冲击等环境影响时是变化的，并且所受到的外部扰动也是不确定的。因此，鲁棒控制就成为提高电机性能的有效途径之一。

滑模控制作为一种对内部参数及外部扰动不敏感的强鲁棒性控制，因其结构简单，一直是研究热点，但该控制技术由于离散控制律存在固有的抖颤现象，为了克服这一缺点，更好的发挥滑模控制的积极作用，很多学者和专家提出了不同的滑模算法，例如伪滑模、趋近率、观测器、动态滑模、终态滑模等。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种永磁同步电动机滑模控制的消抖方法，结合非线性系统的解耦控制理论，而提供一种永磁同步电动机滑模控制的消抖方法。

本发明的思想在于：将产生抖颤的离散控制律作用在滑模变量的r阶流行面上，使非空滑模流行S＝{x∈X|s＝s′＝s″＝...＝s^(r-1)＝0}在有限时间内收敛，这种方法的特点是从算法本质上消除了传统滑模控制的抖颤现象。

技术方案

一种永磁同步电动机滑模控制的消抖方法，其特征在于步骤如下：

步骤1建立永磁同步电机的非线性模型：

其中：k_i(1≤i≤10)为电动机系数：且k₁＝p(L_d-L_q)/J，k₂＝pΦ_f/J，k₃＝-f_v/J，k₄＝-R_s/L_d，k₅＝pL_q/L_d，k₆＝1/L_d，k₇＝-pΦ_f/L_q，k₈＝-pL_d/L_q，k₉＝-R_s/L_q，k₁₀＝1/L_q；p为电机极对数，L_d，L_q分别为直轴电感和交轴电感，Φ_f为磁通，J为转动惯量，f_v为粘滞摩擦系数，R_s为定子电阻；x＝[x₁，x₂，x₃]^T＝[ω，i_d，i_q]^T为电机状态变量，ω为电机速度，i_d为直轴电流，i_q为交轴电流；u＝[u₁，u₂]^T＝[u_d，u_q]^T为控制输入信号；

步骤2设计无抖颤高阶滑模控制模型：

控制直轴电流的一阶滑模控制模型：w₁＝-α₁sgn(s₁)