[发明专利]一种永磁同步电机自适应滑模控制方法

说明书

本发明提供一种永磁同步电机自适应滑模控制方法，针对系统外在干扰和建模参数的不确定性问题，在控制律中设计了自适应容错调节函数，可以有效减少系统干扰。而且设计的滑模面与控制输入的导数相关，将不连续项转移到控制的导数中去，得到在时间上本质连续的动态滑模控制律，有效消弱抖振。另外，本发明提出的动态滑模面是非线性的，系统状态能在有限时间内收敛到零，相对于传统滑模方法具有更高的稳态跟踪精度，动态性能较好。本发明大大提升了系统鲁棒性，实现简单，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种永磁同步电机自适应滑模控制方法。

背景技术

永磁同步电机(PMSM)具备十分优良的低速性能、可以实现弱磁高速控制，调速范围 宽广、动态特性和效率都很高，而且无需激磁电流，提高了电机效率和功率密度，永磁同步电机已经成为伺服系统的主流之选，广泛应用于数控机床、工业机器人等领域。

随着微电子技术、微处理器、控制技术的发展，使得很多算法复杂的控制策略可以应用到电机控制中。国内外学者对交流伺服系统的自适应滑模控制策略研究较多，取得 了一定的成果，比如：一种无需物理参数的倒立摆自适应滑模控制方法(发明专利，授权 公告号：CN102566418B)，基于自适应滑模变结构的永磁同步电机控制系统(发明专利， 授权公告号：CN100420147C)，由于永磁同步电机系统外在干扰和系统建模不准确性，导 致目前的目前自适应滑模控制效果不够理想，还有一些理论问题未解决。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，为了提高永磁同步电机系统性能，消弱滑模变结构 控制的抖振，本发明提供一种永磁同步电机自适应滑模控制方法。

永磁同步电机的状态方程如下式：

其中b(x,t)＝B_p＝K_t/J，(n＝2)，i＝1,2…n-1，J为转动惯量，B是粘滞摩擦系数，K_t是感应系数与极对数乘 积，为系统不确定项，d(x,t)＝D_pT_L+T_α为外部干扰， D_p＝-1/J，且d(x,t)≤D_max，Δf(x,t)≤F_max，假设

设计动态滑模面

其中χ＝[χ₁χ₂…χ_n]，τ＝[τ₁τ₂…τ_n]，C＝[c₁c₂…c_n]， c_i(i＝1,2…n)为正常数，p(t)为Terminal函数，为误差向量，

为参考输出，

其特征在于：针对系统不确定项和外部干扰，设计带自适应调节的控制律为：

其中sgn(S)为符号函数，为自适应容错调节函数，其一阶导数表达式如 下：

其中ε>0。

本发明假设系统为二阶系统，由滑模面可得到其中含有项，而该项与输入u有关，因此滑模面S与输入u有关。当时间t≥T时，P(t)＝0，由滑模面可知，跟踪误差E在 有限时间T内收敛到零。理论上p(t)函数Terminal时间可以取任意小，但需要根据实际 情况来选择合适的Terminal时间值。