[发明专利]直流电机非平衡负载的滑模控制方法

权利要求书

1.一种直流电机非平衡负载的滑模控制方法，所述控制方法基于现有直流电机非平衡负载模型实现，其特征在于：所述控制方法为：

采用滑模控制器采集所述直流电机位置指令信号R(s)和直流电机非平衡负载模型输出的直流电机转子角度Ω(s)，并在滑模控制器内部进行计算，获得控制器输出电机电压U(s)，该控制器输出电机电压U(s)经放大系数为K_pwm的PWM功率放大器放大后，得到直流电机的实际电压U_a(s)，该直流电机的实际电压U_a(s)输入给所述直流电机非平衡负载模型，实现对直流电机非平衡负载的滑模控制。

2.根据权利要求1所述的直流电机非平衡负载的滑模控制方法，其特征在于：所述现有直流电机非平衡负载模型为：将输入的直流电机的实际电压U_a(s)减去直流电机的等效总阻转矩再减去直流电机感应电动势E_a(s)后，输入给电机模型电机模型运算后输出直流电机电流I_a(s)，该直流电机电流I_a(s)再与电机转矩灵敏度K_t进行乘法运算后，输出电磁力矩T_em(s)，根据电磁力矩T_em(s)与电机转动惯量的关系进行运算后，获得直流电机转子角度Ω(s)，R_a为直流电机电枢的电阻，L_a为直流电机电枢的电感，s为复频率，J为直流电机轴上总的转动惯量；

所述直流电机感应电动势E_a(s)由直流电机转子角度Ω(s)与反电机系数K_e相乘后获得。

3.根据权利要求2所述的直流电机非平衡负载的滑模控制方法，其特征在于：所述直流电机的等效总阻转矩为：

其中T_c为总阻转矩，T_c＝T₀+T₁，

T₀是直流电机自身的阻转矩，T₁是直流电机的负载阻转矩。

4.根据权利要求1所述的直流电机非平衡负载的滑模控制方法，其特征在于：所述滑模控制器输出的控制器输出电机电压U(s)为：

将直流电机实际电压u进行拉氏变换，获得控制器输出电机电压U(s)，直流电机实际电压u为：

u=JRaKtKpwm(ce·+r··+ϵsgn(s1)+ks1+KtKeJRaw·+FfJ),]]>

式中c为常数，e为系统的位置误差，e＝r-w，ε为常数，ε＞0，k为常数，k＞0，r为直流电机需要转动的角度，sgn是符号函数，s₁为切换函数，w为直流电机的实际角度，w的拉氏变换值为Ω(s)，F_f为系统摩擦力。

5.根据权利要求4所述的直流电机非平衡负载的滑模控制方法，其特征在于：所述直流电机实际电压u的获得方法为：

首先设计切换函数s₁：

s1=ce+e·,]]>

选用指数趋近率s·1=-ϵsgn(s1)-ks1]]>

则：

s·1=ce·+e··=ce·+r··-w··]]>

=ce·+r··-(-KtKeJRaw·+KpwmKtJRau-FfJ),]]>

由上式及指数趋近率的表达式变形后获得直流电机实际电压u。