[发明专利]一种基于预测自适应律的永磁同步电机超扭滑模控制方法

说明书

本发明涉及一种基于预测自适应律的永磁同步电机超扭滑模控制方法。该方法如下：由位置或速度传感器获得电机转子实际位置θ_e和机械角速度ω。将给定的机械角速度ω^*与实际的机械角速度ω的转速误差作为预测自适应超扭滑模控制器的输入，实时调节系统参数。调节得到的q轴电流作为输入进入电流控制器中，再经过坐标变换，得到电机在两相静止坐标系下的电压，驱动电机运行，实现永磁同步电机的转速跟踪控制。本发明采用预测自适应超扭滑模控制策略，有效地抑制了无边界确定性干扰对系统的影响。利用高阶滑模控制特性，有效地抑制了系统的抖振，并减小了观测器带来的观测误差对系统的影响。

技术领域

本发明主要涉及永磁同步电机控制技术领域，具体涉及一种基于预测自适应律的永磁同步电机超扭滑模控制方法。

背景技术

永磁同步直线电机以其高效、高精度、低功耗、大推力、快速响应、易控制等显著优势，在航天数控机床行业具有广阔的发展前景，随着微型计算机的发展，工业机器人等电传动领域有着巨大的发展潜力，高性能DSP的出现促进了复合控制算法在电机控制中的应用。永磁同步电动机在运行过程中容易受到推力波动和电机内部磁场分布不均匀的边缘效应和端部效应的影响。同时由于永磁同步电动机直接驱动负载，运行过程中负载的变化和受到的外界干扰都会直接影响电机的运动，从而大大降低了电机的运动精度。

面对电机运行过程中电气参数的变化和恶劣的工业环境，必须具有良好的抗干扰性能。采用无位置传感器控制，降低观测器带来的观测误差和整个控制系统引起的结构误差是必须解决的问题。这就对永磁同步电动机的控制策略提出了更高的要求。

发明内容

本发明提供一种基于预测自适应律的永磁同步电机超扭滑模控制方法，其目的在于在保持最快响应和较强鲁棒性的基础上，不仅能进一步抑制推力脉动，而且能有效地避免或抑制观测器产生的“抖振”。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于预测自适应律的永磁同步电机超扭滑模控制方法，由位置或速度传感器获得电机转子实际位置θ_e和机械角速度ω；将给定的机械角速度ω^*与实际的机械角速度ω的转速误差作为预测自适应超扭滑模控制器的输入，实时调节系统参数；调节得到的q轴电流作为输入进入电流控制器中，再经过坐标变换，得到电机在两相静止坐标系下的电压，驱动电机运行，实现永磁同步电机的转速跟踪控制。

进一步的，具体包括以下步骤：

由位置或速度传感器获得电机转子实际位置θ_e和机械角速度ω；

为了便于控制器的设计，表贴式PMSM电机在同步旋转坐标系下的数学模型为：

其中：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；R是定子的电阻；L_s是定子电感；ψ_f代表永磁体磁链；p_n为磁极对数；J为转动惯量；T_L为负载转矩；ω_m为电机的机械角速度；

将给定的机械角速度ω^*与实际的机械角速度ω的转速误差作为预测自适应超扭滑模控制器的输入，实时调节系统参数；

定义滑模面函数为s＝cx₁+x₂；

其中c＞0；

设计预测自适应律为

式中为估计增益，的估计速度取决于s为滑模面函数；

定义选择速度滑模面为s_ω＝ω^*-ω；