[发明专利]一种永磁同步直线电机平移滑平面滑模位置控制方法

摘要

本发明涉及一种永磁同步直线电机平移滑平面滑模位置控制方法。提供一平移滑平面滑模控制系统以实现永磁同步直线电机的高精度位置控制，以使系统具有良好跟踪性能的同时具有良好的鲁棒性和抗干扰能力。本发明通过在位置控制外环中加入滑模变结构控制器，使位置差成为状态变量，受到控制器控制进入滑平面滑动，使得位置跟踪稳定且与电机的参数变化及外部扰动无关，直接满足永磁同步直线电机位置跟踪及抗干扰的目的；与传统滑平面相比，本文设计的平移滑平面能使永磁同步直线电机在保持快速跟踪响应的同时具有更好的鲁棒性和抗干扰能力；系统结构简单，稳定性高，可应用于工程实践中。

主权项

一种永磁同步直线电机平移滑平面滑模位置控制方法，其特征在于：提供一平移滑平面滑模控制系统以实现永磁同步直线电机的位置控制，该系统包括主电路和控制电路，其中，所述主电路包括交流电源，整流器以及三相逆变器，用于整个系统的供电；所述控制电路包括电流控制内环和位置控制外环，且所述位置控制外环中设置有滑模变结构控制器，所述滑模变结构控制器在位置控制外环中，以动子位移d与给定位移dm之间的位移差e为输入信号，输出电流指令控制信号i_q；具体包括步骤如下，步骤S1：设计滑模面：已知永磁同步直线电机机械动态方程为：化简后得：其中，D为粘滞阻尼系数，M为动子质量，K_f为推力常数，F_L为负载推力；令，，，则当参数发生摄动时，其中，式中，，，分别表示系统参数A,B,C的摄动量；设计常规滑平面为，并在常规滑平面的基础上设计平移滑平面，令；当时，平移滑平面下移；当时，平移滑平面上移；当时，平移滑平面等效为常规滑平面；设，其中，floor(*)表示向下取整函数，e表示位移差，表示控制量为时，系统的位移差，c和为设定参数；步骤S2：广义滑模条件证明：取构建李雅普诺夫函数，，则有故，当时，时，系统稳定；其中，为不确定因素H的上界，k为设定参数；步骤S3：设计控制律：根据所设计的平移滑平面设计控制律为：步骤S4：将u设为电流调节器q轴电流的期望给定值，将电流调节器d轴电流的期望给定值设为0，并将电流调节器的输出进行SVPWM调制就得到了实际的直线电机定子端的PWM逆变器的驱动信号。