[发明专利]直流电机非平衡负载的滑模控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流电机非平衡负载的滑模控制方法，属于电机控制技术领域。

背景技术

在某些应用场合，电动机在转动的过程中，由于负载产生的阻力矩是变化着的，从而不能得到精确的电机模型。采用常规的PID控制算法，要实现高精度、无超调、低速平稳的伺服控制比较困难，对解决非平衡负载问题效果不理想。现有的模糊控制方法的阶跃响应结果平滑性差，并且超调量大。

发明内容

本发明的目的是为了解决直流电机的模糊控制方法存在的响应结果平滑性差，并且超调量大的问题，提供一种直流电机非平衡负载的滑模控制方法。

本发明所述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，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。

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。

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。

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：