[发明专利]一种永磁同步电机控制方法及系统

说明书

本发明公开一种永磁同步电机控制方法，包括如下步骤：S1、将机械角速度速期望值ω^*与转子的当前机械角速度值的差值作为系统状态量变量x；S2、检测系统是否远离滑模面，即|s|是否大于1，若是检测结果为是，则趋近律中的幂次项指数α＝0，否则,趋近律中的幂次项指数α取值为：0α1；S3、基于趋近律构建永磁同步电机当前在d‑q轴坐标系下的期望q轴电流i_q^*，期望q轴电流i_q^*来控制永磁同步电机当前的q轴电流的输入。本发明提出了一种新的趋近律，以距滑模面的远近选取不同的幂次项指数，并在指数项中引入系统状态变量，构建了一个具有变指数幂次项和变指数项系数的新型趋近律，在保持控制系统较快的趋近速度前提下有效削弱了系统的抖振。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，更具体地，本发明涉及一种永磁同步电机控制方法及系统。

背景技术

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)，因其结构简单、功率密度高、动态性能好等优点而被广泛应用于各行各业。但永磁同步电机是典型的非线性多变量耦合系统，在电机实际运行中，磁链、dq轴电感等参数由于磁饱和而发生变化，这些变化所产生的不确定性对控制性能有很大影响。此外，不同外部环境也会影响驱动系统的稳定性。传统PID控制依赖系统模型的准确性，且系统内部参数变化或系统受到外部扰动时，将难以满足高精度控制系统需求。因此，有必要采用控制效果更优的方法来解决上述问题。

滑模控制因其鲁棒性强、响应速度快、对系统内部参数摄动及外部扰动不敏感在电机控制领域得到广泛应用。但传统滑模控制存在的抖振问题制约了滑模控制的性能。为解决滑模控制的抖振问题，从许多不同角度提出了解决办法，如在滑动模态控制的设计中引入了“准滑动模态”和“边界层”的概念，另外采用饱和函数替代切换函数，有效地避免或削弱了抖振，此外还有基于趋近律滑模控制方法。在这些削弱抖振方法中，趋近律方法可以保证系统的动态特性和稳定性，但传统的指数、幂次趋近律等无法实现避免抖振的同时快速收敛至滑模面。

发明内容

本发明提供一种永磁同步电机控制方法，旨在改善上述问题。

本发明是这样实现的，一种永磁同步电机控制方法，所述方法具体包括如下步骤：

S1、将机械角速度速期望值ω^*与当前转子的机械角速度值z₁的差值作为系统状态量变量x；

S2、检测系统是否远离滑模面，即|s|是否大于等于1，若是检测结果为是，则趋近律中的幂次项指数α＝0，否则，趋近律中的幂次项指数α取值为：0α1；

S3、基于趋近律和ESO观测值构建永磁同步电机当前在d-q轴坐标系下的期望q轴电流i_q^*，期望q轴电流i_q^*来控制永磁同步电机当前的q轴电流的输入。

进一步的，趋近律的表达式的具体如下：

其中，x为系统状态量变量，λ、β为大于零的常数，k是大于零的常数，s表示滑模面，ε是大于零的常数，α表示幂次项指数，在|s|＝1时，α＝0，|s|1时，0α1。

进一步的，期望q轴电流i_q^*的计算公式具体如下：

其中，p为极对数，ψ_f为永磁体磁链，J为转动惯量；B为粘滞摩擦系数，D是系统的综合扰动；c是滑模面系数，c0，s表示滑模面。

进一步的，在步骤S3之前还包括：