[发明专利]基于负载转矩反馈的永磁同步电机动态面控制

权利要求书

1.一种基于负载转矩反馈的永磁同步电机动态面控制，其特征在于：具体按照以下步骤实施：

步骤1、建立了永磁同步电机的数学模型，定义一种新型的状态变量方程

步骤2、基于新型的状态变量方程设计一种新型的动态面滑模控制器

步骤3、对所设计的观测器进行稳定性分析

步骤4、设计一种基于指数收敛的干扰观测器来得到负载转矩反馈量。

2.根据权利要求1所述的一种基于负载转矩反馈的永磁同步电机动态面控制，其特征在于：所述步骤1具体按照以下步骤实施：

步骤1.1、建立表贴式永磁同步电机在d-q坐标系下的数学模型：

式中：u_d、u_q分别是定子电压的d-q轴分量；i_d、i_q分别是定子电流的d-q轴分量；L_s为定子电感；R为定子电阻；ψ_f为永磁体磁链；ω_m为电机的机械角速度；p_n为极对数；；T_L为负载转矩；J为转动惯量；B为阻尼系数

对于表贴式永磁同步电机而言，采用i_d＝0的转子磁场定向控制方法即可获得较好的控制效果，此时式(1)可变为如下的数学模型：

步骤1.2、根据式(2)所示的永磁同步电机数学模型，定义永磁同步电机系统的状态变量：

式中，ω_ref为电机的参考转速，ω_m为实际转速。由式(3)和式(2)可知，

3.根据权利要求2所述的一种基于负载转矩反馈的永磁同步电机动态面控制，其特征在于：所述步骤2具体按照以下步骤实施：

步骤2.1、定义位置误差：

z₁＝x₁-x_1d (5)

其中，x_1d为指令信号，则

步骤2.2、定义Lyapunov函数

则

步骤2.3、定义

z₂＝x₂-α₁ (8)

则

取但在求时会出现微分爆炸，故使用低通滤波器求取；取α₁为的低通滤波器的输出，定义并满足

由式(10)可得所产生的滤波误差为

步骤2.4、考虑到位置跟踪、虚拟控制和滤波误差，定义Lyapunov函数

对V求导，并将z₁、z₂、y₂求导后代入，得

步骤2.5、设计控制器为

其中，c₂为大于零的正常数。

4.根据权利要求3所述的一种基于负载转矩反馈的永磁同步电机动态面控制，其特征在于：所述步骤3具体按照以下方法实施：

要证明动态面滑模控制器的稳定性，即证明：取V(0)≤p，p>0，则闭环系统所有信号有界，收敛；

证明如下：当V＝p时，则此时有界，记为M₂，则于是

取c₁≥1+r，r>0，则

由于此时V＝p，则式(15)可写为为了保证取即式(15)说明当时，V也在紧集之内，即如果V(0)≤p，则从而V(t)≤p。

5.根据权利要求1所述的一种基于负载转矩反馈的永磁同步电机动态面控制，其特征在于：所述步骤4具体按照以下方法实施：

考虑永磁同步电机系统的运动方程：

将负载转矩T_L项作为干扰项设计干扰观测器，则取其中K>0,定义辅助参数向量为：

则

由于则

则干扰观测器设计为