[发明专利]一种永磁同步电机反步终端滑模控制方法

说明书

本发明涉及电机驱动控制技术领域，具体为一种永磁同步电机反步终端滑模控制方法，包括：创建PMSM的数学模型；设计自适应电流观测器；设计反步终端滑模控制器；仿真及实验验证；有益效果为：本发明提出的永磁同步电机反步终端滑模控制方法针对只有一相电流传感器的PMSM控制系统，设计自适应观测器实现对另外两相电流和时变定子电阻的准确估计。将反步控制与终端滑模控制进行结合，研究了一种基于终端滑模负载观测器的反步控制方法，有效地提高系统的收敛速度，增强系统的鲁棒性。利用李雅普诺夫理论证明了系统的稳定性。仿真及实验结果验证了该方法的有效性。

技术领域

本发明涉及电机驱动控制技术领域，具体为一种永磁同步电机反步终端 滑模控制方法。

背景技术

永磁同步电机具有结构简单、效率高、转动惯量较小，过载能力强等优 势,现如今已被大量运用于新能源汽车、高铁、机器人等许多工程领域。常规 的PID调节方式已经不能达到高性能的控制需求，于是，对于交流永磁同步 电机控制方法的研究具有重要的现实意义。

现有技术中，传统的PMSM的控制系统往往至少需要两相交流电流传感器 来检测电流信号，这种获取电流的方式会增加电机的设计成本及电机本体体 积，当在其中存在一个电流传感器产生故障障或失效时，所获取的电流信息 将会带来系统控制的误差。这将严重影响了PMSM在精度和可靠性要求较高的 场合中的应用；随着现代的非线性控制方法的不断发展，许多先进的控制方 法已经在PMSM控制系统实现应用。

但是，在调速过程中系统往往存在的不确定性干扰，从而影响系统的稳 定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种永磁同步电机反步终端滑模控制方法，以解 决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种永磁同步电机反步终 端滑模控制方法，所述永磁同步电机反步终端滑模控制方法包括：

创建PMSM的数学模型；

设计自适应电流观测器；

设计反步终端滑模控制器；

仿真及实验验证。

优选的，以表贴式PMSM为控制对象，假定永磁体无阻尼作用且空间磁场 分布为正弦分布，不计涡流与磁滞的损耗的情况下，PMSM在dq坐标系和αβ 坐标系下的动态数学模型为

和

优选的，在PMSM调速系统中，可用的电流传感器为b相时，根据αβ坐 标系下电流方程，经过Clark变换可得

优选的，结合反步控制与终端滑模控制各自的优势，设计基于终端滑模负 载观测器的反步终端滑模速度控制器，可得

可以得到转矩观测器的状态空间表达式为

优选的，通过MATLAB/Simulink搭建了系统仿真模型。

一种永磁同步电机反步终端滑模控制系统，该系统由数学模型、自适应 电流观测器、反步终端滑模控制器以及验证模块构成；

数学模型，用于创建PMSM的数学模型；

自适应电流观测器，用于设计自适应电流观测器；

反步终端滑模控制器，用于设计反步终端滑模控制器；

验证模块，用于仿真及实验验证。

优选的，所述数学模型中，以表贴式PMSM为控制对象，假定永磁体无阻 尼作用且空间磁场分布为正弦分布，不计涡流与磁滞的损耗的情况下，PMSM 在dq坐标系和αβ坐标系下的动态数学模型为