[发明专利]一种永磁同步电机分步反推滑模控制方法

说明书

本发明提供一种永磁同步电机分步反推滑模控制方法，针对永磁同步电机复杂系统的控制器设计问题，提出了分步反推滑模控制方法，有效的解决了内在和外在干扰问题，思路清晰，易于理解。设计了非线性滑模面，而且在控制律设计中包含了干扰自适应调节观测器，可以有效消弱抖振。本发明针对有干扰和不确定性不满足匹配条件的复杂系统，优势明显，大大提高了系统的鲁棒性，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分步反推滑模控制方法。

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。反推法，是一种针对不确定非线性系统的控制策略，其基本原理就是从系统的输出开始向控制输入回推，首先把系统分解成不超过系统阶数的子系统，逐步对每个子系统采用Lyapunov函数方法，设计反馈控制律和参数自适应估计，一直后退到整个系统，最终实现系统全局渐进稳定和跟踪。国内外学者对交流伺服系统的反推滑模控制策略研究取得了一定的成果，比如：非线性二元机翼的自适应反演滑模控制方法及装置(发明专利，申请号号：201510762272X)，一种机动飞行器多终端约束反演滑模末制导方法(发明专利，申请号：2014106103229)，由于永磁同步电机系统外在干扰和系统建模不准确性，导致目前的目前反推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分步反推滑模控制方法。

永磁同步电机的状态方程如下式：

其中A_p＝-B/J,B_p＝K_t/J，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，Δd(t)表示内在和外在干扰，内在干扰主要来自建模参数的不确定性，

其特征在于：采用滑模面为

其中e＝x₁-x_1d，β₁，β₂为常数，Δd(t)干扰自适应调节观测器为分步反推设计方法为

步骤一：

定义

定义Lyapunov函数

则

步骤二：

定义

其中为Δd(t)的估计值，

则

在λ₁0，λ₂0，λ₁(β₁-α)α+0.25，

设计控制律为

则整个系统是稳定的。