[发明专利]双永磁同步电机混沌系统的有限时间同步控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双永磁同步电机混沌系统的有限时间同步控制方法，特别是两个初始条件不同且带有不确定参数的双永磁同步电机混沌系统的有限时间同步控制方法。

背景技术

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)是一种典型的多变量、强耦合非线性系统，在诸如机器人、航空飞行器以及伺服转台控制等高性能系统中得到了广泛的应用。然而，近年来的研究表明，永磁同步电机在一定条件下会呈现出混沌特性，混沌行为的存在将会产生不规则的电流噪声，严重影响了系统的稳定运行，对PMSM的应用造成不便。然而，永磁同步电机中的混沌运动并不总是有害的，在工业搅拌等一些应用场合，电机的混沌运动相反还被认为是有益的并加以利用。永磁同步电机混沌同步是将两个永磁同步电机混沌系统，即主系统和从系统的状态实现完全重构。由于混沌运动本身的特点，两个永磁同步驱动电机的混沌同步有利于实现良好搅拌混合的延伸折叠，从而提高工业搅拌的效率并减小搅拌过程中消耗的能量。

为了达到双永磁同步电机混沌系统的快速同步，许多有效的先进控制方法已被引入。其中，滑模控制(sliding mode control,SMC)方法由于对系统数学模型要求不高，且对系统参数摄动、外部扰动具有较强的鲁棒性，被广泛应用于混沌同步控制研究中。但传统的滑模控制方法中由于控制增益的过高以及符号函数的存在，导致其存在一定的抖振问题，影响了实际应用。为降低滑模控制中的抖振现象，很多改进的滑模控制方法被提出，例如：高阶滑模、终端滑模、模糊滑模、神经网络滑模等。

终端滑模控制方法在设计中引入了非线性函数，使得线性系统的状态能在有限时间内达到零。终端滑模控制是通过设计一种动态非线性滑模面方程实现的，这种控制方法不仅保留了滑模控制的优点，同时确保了系统的全局鲁棒性和稳定性。使用终端滑模控制的优点在于被控系统的状态能在有限时间内达到零，这种技术已在二阶机械臂、伺服转台等控制系统中得到应用。然而，传统的终端滑模控制器的切换面会产生奇异值问题，为了克服这种问题，本发明中将应用非奇异终端滑模控制(nonsingular terminal sliding mode control,NTSMC)的方法设计控制器来实现永磁同步电机从系统的状态在有限时间内快速跟踪永磁同步电机主系统的状态轨迹，最终实现双永磁同步电机系统混沌状态的有限时间同步。

发明内容

本发明要克服双永磁同步电机在不同初始条件下呈现混沌特性且系统不确定参数导致混沌状态不易快速精确同步等问题，提供一种基于非奇异终端滑模控制器的双永磁同步电机有限时间混沌控制方法。采用非奇异终端滑模思想设计系统的同步控制器，改善一般终端滑模控制器存在的奇异值问题。同时，设计快速终端滑模切换面，提高系统同步误差在滑模面上的收敛速度，保证带有不确定参数的双永磁同步电机混沌系统实现有限时间状态同步。

本发明所述的双永磁同步电机混沌系统的有限时间同步控制方法，具体实现步骤如下

步骤1，建立如式(1)所示的永磁同步电机系统的混沌模型，初始化系统状态以及相关控制参数；