[发明专利]一种永磁同步电机复合控制方法

说明书

本方法揭示了一种永磁同步电机复合控制方法，包括以下步骤：S1、定义滑模速度控制器状态变量x1、x2；S2、定义滑模面函数s；S3、采用新型趋近律函数求解滑模速度控制器输出u；S4、定义扩张状态观测器状态变量x1、x2；S5、设计线性扩张状态观测器；S6、观测永磁同步电机控制系统外部总扰动z2(t)；S7、将观测到的总扰动z2(t)补偿到新型趋近律滑模速度控制中，求解永磁同步电机控制系统q轴参考电流。该方法所提出的新型趋近律相较于传统趋近律不仅有效提升了趋近速率，还有效削弱了滑模抖振；且所提出的复合控制方法的永磁同步电机控制系统相较于普通的滑模控制方法，在超调量、响应速度和鲁棒性方面具有明显的优势，有效提升了永磁同步电机的控制效果和抗干扰能力。

技术领域

本方法涉及电机控制技术领域，尤其涉及一种永磁同步电机复合控制方法。

背景技术

永磁同步电机(Permanent magnetic synchronous motor，PMSM)因其结构简单，具有良好的控制性能被广泛应用在民用、航天和军事等领域。传统的PID控制作为PMSM常用的控制算法具有控制结构简单等优点，但其依赖于精确的数学模型，且电机参数扰动对其性能有明显的影响。为了提升PMSM的控制效果，国内外学者提出了许多现代控制算法如自适应控制、模糊控制、滑模控制(sliding mode control,SMC)、模型预测控制、反步控制。其中，滑模控制不涉及精确的数学模型，且对外界噪声干扰和电机参数扰动具有强鲁棒性，因而被广泛应用于PMSM控制系统中。

虽然滑模控制有一系列优点，但由于传统的滑模控制一般采用等速趋近律、指数趋近律和幂次趋近律等控制方式，容易导致系统趋近速率过慢，且会产生抖振，系统误差无法在有限时间内收敛，使得PMSM控制系统无法获得较好的控制效果和抗干扰能力。

发明内容

本方法所要解决的技术问题是实现一种永磁同步电机复合控制方法，解决现有控制效果不佳，抗干扰能力较弱的问题。

为了实现上述目的，本方法采用的技术方案为：一种永磁同步电机复合控制方法，包括以下步骤：

S1、定义滑模速度控制器状态变量x1、x2；

S2、定义滑模面函数s；

S3、采用新型趋近律函数求解滑模速度控制器输出u；u即表示滑模速度控制器输出，u等于新型趋近律滑模速度控制器所得到的q轴电流的导数，

S4、定义扩张状态观测器状态变量x1、x2；

S5、设计线性扩张状态观测器；

S6、观测永磁同步电机控制系统外部总扰动z2(t)；

S7、将观测到的总扰动z2(t)补偿到新型趋近律滑模速度控制中，求解永磁同步电机控制系统q轴参考电流。其中补偿是将扩张状态观测器观测到的总扰动z2(t)输出，并作为新型趋近律滑模速度控制器的输入，用于将新型趋近律滑模速度控制器所得到的q轴电流减去该总扰动z2(t)。

因为新型趋近律滑模速度控制器所得到的q轴电流本身已经包括了总扰动部分，且无法确定扰动大小，所以我们需要通过观测器来理论观测该扰动大小z2(t)，并补偿给新型趋近律滑模速度控制器，让所得到的q轴电流减去观测到的总扰动z2(t)，以消除所得到的q轴电流本身所包括的总扰动。

因为在永磁同步电机控制系统中，滑模速度控制器的最终输出的就是q轴参考电流，由于系统建模的便捷性，选择将q轴参考电流的导数u作为了滑模速度控制器的输出，后续还需将u积分以求解出q轴参考电流。所以，求解q轴参考电流的目的就是求解整个新型趋近律滑模速度控制器的最终输出值，以作为控制系统中后续电流控制器的输入。

所述S1中，所述滑模速度控制器状态变量x1、x2的表达式：