[发明专利]基于滑模变结构的无轴承异步电机抗负载扰动控制系统

权利要求书

1.一种基于滑模变结构的无轴承异步电机抗负载扰动控制系统，由转矩控制部分和悬浮控制部分组成，其特征是：转矩控制部分由分数阶积分滑模控制器、扩展滑模观测器、气隙磁场定向控制模型、速度和位置检测器、第二电流反馈型脉宽调制器以及两个2/3坐标变换模块组成，速度和位置检测器与第三2/3坐标变换模块的输出端均连接扩展滑模观测器的输入端，扩展滑模观测器的输出端连接分数阶积分滑模控制器的输入端，分数阶积分滑模控制器的输出端依次经气隙磁场定向控制模型、第二2/3坐标变换模块连接第二电流反馈型脉宽调制器；第二电流反馈型脉宽调制器的输出端分别连接无轴承异步电机和第三2/3坐标变换模块，第三2/3坐标变换模块的输出端经扩展滑模观测器连接分数阶积分滑模控制器；速度和位置检测器检测并输出无轴承异步电机的实际转速ω和转子位置θ，转子位置θ输入到扩展滑模观测器，实际转速ω与给定转速ω^*相比较得到转速误差e(t)输入至分数阶积分滑模控制器，分数阶积分滑模控制器输出的是给定电磁转矩T_e^*，气隙磁场定向控制模块的输入是给定电磁转矩T_e^*和气隙磁链给定值输出是给定电流分量和第二2/3坐标变换模块输出的是转矩绕组三相给定电流和第三2/3坐标变换模块输出q轴分量电流i_q，扩展滑模观测器输出的是滤波后的负载转矩观测值

2.根据权利要求1所述的基于滑模变结构的无轴承异步电机抗负载扰动控制系统，其特征是：所述的给定电磁转矩J为转动惯量，p₁为转矩绕组极对数，ε和k₁为趋近律参数，s₁为分数阶积分滑模面，为负载转矩观测值，c₁为滑模面参数，D^-ue(t)为对e(t)的分数阶积分，u∈(0,1)，φ(t)＝φ(0)e^-t/K，K为常数且K>0，e(0)和₀D₀^-ue(t)分别为e(t)在t＝0时的误差和分数阶积分误差。

3.根据权利要求2所述的基于滑模变结构的无轴承异步电机抗负载扰动控制系统，其特征是：所述的分数阶积分滑模面s₁＝e(t)+c₁D^-ue(t)+φ(t)，φ(t)＝φ(0)e^-t/K，K为常数，且K>0；e(0)和₀D₀^-ue(t)分别为转速误差e(t)在t＝0时的误差和分数阶积分误差。

4.根据权利要求1所述的基于滑模变结构的无轴承异步电机抗负载扰动控制系统，其特征是：所述的滤波后的负载转矩观测值ω_c为低通滤波器的截止频率，s为复变量，为负载转矩观测值。

5.根据权利要求1所述的基于滑模变结构的无轴承异步电机抗负载扰动控制系统，其特征是：所述的扩展滑模观测器的滑模面为转子位置的的观测值。

6.根据权利要求1所述的基于滑模变结构的无轴承异步电机抗负载扰动控制系统，其特征是：所述的悬浮控制部分由PID调节器、径向悬浮力控制模型、第一2/3坐标变换模块和第电流反馈型脉宽调制模块依次连接组成，径向悬浮力控制模型的输入是气隙磁链给定值和给定径向悬浮力