[发明专利]基于相对阶的永磁同步电机Anti-rest Windup平滑非奇异终端滑模控制方法

摘要

基于相对阶的永磁同步电机Anti-rest Windup平滑非奇异终端滑模控制方法，本发明涉及永磁同步电机Anti-rest Windup平滑非奇异终端滑模控制方法。本发明是要解决传统滑模控制方法的高频切换控制行为使得永磁同步电机控制系统诱发抖振问题，破坏系统的控制连续性和输出信号的平滑性，以及现有逆变器的有限输出容量使得永磁同步电机控制系统普遍存在Windup问题。一、永磁同步电机转速矢量控制系统；二、设计Anti-reset Windup平滑非奇异终端滑模转速控制器；三、设计平滑非奇异终端滑模交轴电流控制器；四、设计平滑非奇异终端滑模直轴电流控制器。本发明应用于永磁同步电机的鲁棒控制领域。

主权项

基于相对阶的永磁同步电机Anti‑rest Windup平滑非奇异终端滑模控制方法，其特征在于它按以下步骤实现：一、永磁同步电机转速矢量控制系统：系统在dq同步旋转坐标系下的数学模型表示为：$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{i}}_d=-\frac{R_s}{L}{i}_d+\mathrm{p\ω}{i}_q+\frac{u_d}{L}\\ {\stackrel{\·}{i}}_q=-\mathrm{p\ω}{i}_d-\frac{R_s}{L}{i}_q-\frac{p{\mathrm{\ψ}}_f}{L}\mathrm{\ω}+\frac{u_q}{L}\\ \stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}=\frac{{\mathrm{p\ψ}}_f}{J}{i}_q-\frac{B}{J}\mathrm{\ω}-\frac{T_L}{J}\end{array}\right.---\left(1\right)$其中，u_d，u_q分别为定子电压d、q轴分量；i_d，i_q分别为定子电流d、q轴分量；ψ_d，ψ_q分别为定子磁链d、q轴分量；L_d，L_q分别为定子绕组d、q轴等效电感分量，L为定子绕组等效电感；R_s为定子电阻；ψ_f为转子永磁体产生的磁链；T_L为负载转矩；J为转动惯量；B为摩擦系数；ω为机械角速度；p为转子极对数；由于转子磁路对称L_d＝L_q＝L，磁阻转矩为零，最大转矩/电流控制即为i_d＝0控制，得到永磁同步电动机双闭环转速矢量控制统；其中，所述永磁同步电动机双闭环转速矢量控制统中包括外环的转速控制器、内环的交轴电流控制器和直轴电流控制器；二、设计Anti‑reset Windup平滑非奇异终端滑模转速控制器，用于消除因逆变器限幅作用而存在的windup问题，输出连续平滑的交轴电流给定信号i_q*；三、设计平滑非奇异终端滑模交轴电流控制器：精确跟踪交轴电流给定i_q*，对外界扰动以及永磁同步电机的参数摄动具有完全鲁棒性，输出连续平滑的交轴电压控制量u_q；四、设计平滑非奇异终端滑模直轴电流控制器：直轴电流保持i_d*＝0，对外界扰动以及永磁同步电机的参数摄动具有完全鲁棒性，输出平滑的直轴电压控制量u_d。