[发明专利]基于二阶终端滑模的永磁同步电机控制方法

说明书

本发明公开了一种基于二阶终端滑模的永磁同步电机控制方法，包括步骤1，转子坐标系下dq轴电流i_d和i_q获取；步骤2，q轴电流给定值i_q′获取；步骤3，负载转矩观测值获取；步骤4，补偿后q轴电流给定值获取；步骤5，αβ坐标系下的输入电压u_α和u_β的获取；步骤6，采用空间电压矢量脉宽调制技术，将步骤5获取的u_α和u_β转化为作用于控制三相逆变器功率器件的通断信号，最终驱动永磁同步电机运转。本发明通过将电流环控制器采用无差拍控制器，速度环采用二阶终端滑模控制器实现对永磁同步电机的高精度控制；从而解决小转动惯量的永磁同步电机在负载突变或给定转速突变时，速度变化幅度较大的问题。

技术领域

本发明涉及永磁同步电机技术领域，特别是一种基于二阶终端滑模的永磁同步电机控制方法。

背景技术

永磁同步电机由于具有效率高、体积小，结构简单等特点，近几年被广泛应用于航空航天、家电、电动汽车等领域。然而作为一个多变量、强耦合的非线性系统，传统的线性控制比如PI控制的性能易受系统不确定性以及外部扰动的影响，其次采用PI控制时电机的极点会随着转速的变化而变化，所以采用传统的PI控制无法在全速段的范围内都达到一个高性能的控制特性。对于一般的小转动惯量永磁同步电机，当负载突变时，传统的PI控制器并不能很好的抑制负载扰动，从而造成电机的转速发生很大幅度的变化，因此在一些精度要求较高的场合，对控制系统提出了更高的要求。

滑模变结构控制具有对不确定性扰动鲁棒性强、动态响应快等优点，在外部扰动和参数发生变化时仍能获得很好的跟踪性能，具有较快的动态响应速度。在普通的滑模控制中，通常选择一个线性的滑动超平面，使系统到达滑动模态后，跟踪误差渐进地收敛为零，并且渐进收敛的速度可以通过选择滑模面参数任意调节，尽管如此，状态跟踪误差都不会在有限时间内收敛为零。终端滑模在滑动超平面的设计中引入非线性函数，使滑模面上的跟踪误差可以在有限时间内收敛到零。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于二阶终端滑模的永磁同步电机控制方法，该基于二阶终端滑模的永磁同步电机控制方法通过将电流环控制器采用无差拍控制器，速度环采用三阶终端滑模控制器实现对永磁同步电机的高精度控制；从而解决小转动惯量的永磁同步电机在负载突变或给定转速突变时，速度变化幅度较大的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于二阶终端滑模的永磁同步电机控制方法，包括如下步骤。

步骤1，转子坐标系下dq轴电流i_d和i_q获取：在每一周期通过编码器测量并计算得到永磁同步电机的实际转速ω_r，通过采样电路采集得到永磁同步电机的三相电流i_a、i_b和i_c；将三相电流i_a、i_b和i_c进行Clark变换和Park变换得到转子坐标系下dq轴电流i_d和i_q。

步骤2，q轴电流给定值i_q′获取：将永磁同步电机的给定转速和步骤1采集得到的实际转速ω_r作差，通过二阶终端滑模速度控制器，输出得到q轴电流给定值i_q′。

步骤3，负载转矩观测值获取：将步骤1采集得到的实际转速ω_r和变换得到的q轴电流i_q输入到非线性的扩张状态观测器中，扩张状态观测器输出得到负载转矩观测值