[发明专利]一种采用滑模估计的永磁同步电机鲁棒容错控制方法

权利要求书

1.一种采用滑模估计的永磁同步电机鲁棒容错控制方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤S1，在静止参考系中，建立永磁同步电机的数学模型，如式(1)所示：

且静止参考系中的反电动势e_α、e_β满足公式(2)：

定子的电流和电压在abc轴与α轴、β轴之间的关系满足公式(3)：

式(1)-(3)中，R,L分别为定子的电阻和电感，K_E是电动势常数，θ_s是转子角度，ω_s是转子角速度，P是永磁同步电机的极对数，φ_m,T_l分别为转子磁通和负载转矩，F_v,J分别为粘滞摩擦和转动惯量，i_a,i_b,i_c分别为三相电流，v_a,v_b,v_c分别为三相电压，i_α,i_β是静止参考系中的电流，v_α,v_β是静止参考系中的电压；

步骤S2，分别设计第一高阶滑模观测器、第二高阶滑模观测器和降维观测器，所述第一高阶滑模观测器从电流测量和转子角速度测量中估算电压，所述第二高阶滑模观测器从电流测量和电压测量中估算转子角速度，所述降维观测器从电压测量和转子角速度测量中估算分别在α轴和β轴上未知的定子电流；

步骤S3，如果有任何一个传感器出现故障，由步骤S2估算出的相应传感器变量将会与出现故障的传感器的变量比较，通过预设阈值来检测故障，如果检测到了故障，则使用与该出现故障的传感器相应传感器的估算变量来代替该传感器的输出；

步骤S4,设计具有鲁棒性的高阶滑模控制器，通过确保误差轨迹的有限时间收敛来实现精确跟踪控制性能。

2.根据权利要求1所述的一种采用滑模估计的永磁同步电机鲁棒容错控制方法，其特征在于，所述步骤S2中第一高阶滑模观测器的具体设计步骤如下：

步骤S2-1-1：设i_α、i_β、ω_s为已知量，则v_α、v_β为未知量，基于改进超扭曲算法的第一高阶滑模观测器设计如公式(4)所示：

其中，f₁(t)、f₂(t)为修正项，定义如式(5)所示：

式(5)中，

Q_v1,Q_v2,Q_v3和Q_v4是正常数；

步骤S2-1-2：定义估计误差为则根据式(1)和式(4)可以得到估计误差σ_α(t)和σ_β(t)计算公式：

根据式(1)可知电压有界性由正常数ρ₁和ρ₂描述为式(9)：

在式(9)条件下，可以确保估计误差σ_α(t)和σ_β(t)在有限时间内收敛到原点，即σ_α(t)和σ_β(t)在有限时间内收敛到零，如公式(10)所示：

步骤S2-1-3：根据公式(10)可得电压估算公式如式(11)所示：