[发明专利]基于滑模趋近律的正弦化电励磁双凸极电机速度控制方法

权利要求书

1.一种基于滑模趋近律的正弦化电励磁双凸极电机速度控制方法，其特征在于，所述方法包括：

设计正弦化电励磁双凸极电机的滑模趋近律为其中k为第一滑模增益且k0，f()是滑模面s的预定函数，为初始时刻t₀时滑模面s的值；α、β、λ为趋近律参数且α∈(0,1)，β、λ均大于0；

基于所述滑模趋近律确定系统响应时间以及滑模抖振关于趋近律参数的表达式，并通过调节趋近律参数使得系统响应时间和滑模抖振分别小于对应的阈值确定得到α、β、λ的取值；

基于所述正弦化电励磁双凸极电机的运动方程，构建基于正弦化电励磁双凸极电机的给定机械角速度和实际机械角速度为状态变量的滑模面表达式；

根据所述滑模面表达式得到基于所述滑模趋近律的q轴电流给定值的滑模控制律，根据所述滑模控制律调节q轴电流给定值、控制所述正弦化电励磁双凸极电机的速度；

其中，所述滑模面表达式为s＝x₁+cx₂，其中，c为第二滑模增益且c0，x₁、x₂是所述正弦化电励磁双凸极电机的状态变量且有ω^*是所述正弦化电励磁双凸极电机的给定机械角速度；所述根据所述滑模面表达式得到基于所述滑模趋近律的q轴电流给定值的滑模控制律，包括：对所述滑模面表达式s＝x₁+cx₂进行求导后使其与已知趋近律参数α、β、λ的滑模趋近律相等，求解得到q轴电流给定值的滑模控制律。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

基于所述滑模趋近律确定的系统响应时间关于趋近律参数的表达式为滑模抖振关于趋近律参数的表达式为T表示数字控制器的采样周期，在调节趋近律参数时，减小α使系统响应时间减小，增大β使滑模抖振减小，在增大β的基础上减小λ使系统响应时间减小。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述滑模趋近律确定系统响应时间以及滑模抖振关于趋近律参数的表达式，包括：

定义系统状态首次到达滑模面s的时刻为t_s，且有t_s时滑模面s的值对所述滑模趋近律在时间区间[t₀,t_s]内求定积分得到：

当时，滑模面s在时间区间[t₀,t_s]内恒大于0，则定积分结果为

当时，滑模面s在时间区间[t₀,t_s]内恒小于0，则定积分结果为

将和两种情况下的定积分结果综合得到系统响应时间关于趋近律参数的表达式为

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调节趋近律参数包括：

基于系统响应时间关于趋近律参数的表达式以及滑模抖振关于趋近律参数的表达式确定趋近律参数α、β、λ的约束条件为在所述约束条件下调节α、β、λ。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述滑模趋近律中的预定函数f()为双曲正切函数tanh()，且

6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，

所述正弦化电励磁双凸极电机的运动方程为是所述正弦化电励磁双凸极电机的实际机械角速度ω的导数，J₀是标称模型的电机转动惯量，P_r是电机转子极数，L_pf0是标称模型的电机任一相电枢绕组与励磁绕组的互感，i_f是电机励磁电流，i_q是q轴电流实际值，d(t)是随时间t变化的集总扰动；

则所述方法还包括：

基于所述正弦化电励磁双凸极电机的运动方程建立扩张状态扰动观测器并得到集总扰动d(t)的观测器估计值作为集总扰动估计值

通过前馈补偿干扰估计的方法将所述集总扰动估计值引入所述滑模控制律得到基于扰动观测的滑模控制律，并按照所述基于扰动观测的滑模控制律调节q轴电流给定值、控制所述正弦化电励磁双凸极电机的速度。