[发明专利]一种感应电机新型趋近律滑模控制方法

摘要

一种感应电机新型趋近律滑模控制方法，其特征在于：在经典的矢量控制系统，即速度外环和速度内环的基础上，将转速外环的PI控制器采用鲁棒性和快速性更好的新型趋近律滑模控制器来代替，新型趋近律滑模控制器的输入为给定转速w^*与电机的实际反馈转速w之差。将新型趋近律滑模控制方法应用到感应电机矢量控制系统当中在提高电机控制系统的快速性与鲁棒性的同时也有效的减小了传统滑模控制给系统带来的抖振，通过仿真证明对该方法进行了验证,结果表明，该控制方法有较好的鲁棒性，稳定性以及快速性，具有广阔的工业应用前景。

主权项

一种感应电机新型趋近律滑模控制方法，其特征在于，是在传统的感应电机矢量控制系统的基础上实现的，所述感应电机矢量控制系统包括速度外环和电流内环；所述电流内环的电流信号是通过霍尔元件检测感应电机的三项电流，检测结果经过3/2变换转换为两相静止坐标系下的电流i_α,i_β；所述速度外环是通过速度传感器检测感应电机的转速实际值作为速度外环的速度反馈值，并与速度给定值作差，经过一个新型趋近律滑模控制器调节后输出转矩电流给定值i_q^*；两相静止坐标系下的电流值i_α,i_β经过Park变换得到转子坐标系下反馈回路中的反馈励磁电流i_d和反馈计算转矩电流i_q，采用给定励磁电流i_d^*与反馈励磁电流i_d作差并经过电流环PI调节器得到两相旋转坐标系下的输出电压u_d；转矩电流给定值i_q^*与反馈计算转矩电流i_q相比较之后，经过电流环PI调节器调节后，得到两相旋转坐标的q轴输出电压u_q，u_q与u_d经过Park逆变换之后转换为静止两相坐标系下的两相电压u_α、u_β，通过u_α、u_β可以计算出电压矢量，通过判断电压矢量的矢量角以及矢量大小得到电压矢量所在扇区，进一步经过SVPWM模块的调节，发出PWM波，从而驱动电机工作；所述新型趋近律滑模控制器设计为：$\stackrel{\·}{s}=-k_1|s{|}^{\mathrm{\α}}\mathrm{sgn}\left(s\right)-k_2|s{|}^{\mathrm{\β}}\mathrm{sgn}\left(s\right)---\left(1\right)$式中，s为滑模面；a＞1，0＜β＜1，k₁>0,k₂>0；设计滑模切换函数s＝x₁+cx₂，其中，x₁＝ω^*‑ω，为感应电机系统的状态变量；根据感应电机的状态方程，对_s求偏导有：$\stackrel{\·}{s}=c{\stackrel{\·}{x}}_1+{\stackrel{\·}{x}}_2=-A{\stackrel{\·}{i}}_{qs}+{\mathrm{cx}}_2---\left(2\right)$式中，A＝3p²ψ_r/2J，其中ψ_r为电机转子磁链，P为电机极对数，J为转动惯量，i_qs为感应电机定子电流q轴分量，选择为趋近法中的双幂次趋近律，可得：$-k_1|s{|}^{\mathrm{\α}}\mathrm{sgn}\left(s\right)-k_2|s{|}^{\mathrm{\β}}\mathrm{sgn}\left(s\right)={\mathrm{cx}}_2-A{\stackrel{\·}{i}}_{qs}---\left(3\right)$将式(3)中的i_qs作为转矩电流给定值i_q^*，由式(3)可以得到控制量i_q^*的表达式为：${i_q}^{*}=\frac{1}{A}\∫({\mathrm{cx}}_2+k_1|s{|}^{\mathrm{\α}}\mathrm{sgn}\left(s\right)+k_2\left|s{|}^{\mathrm{\β}}\mathrm{sgn}\right(s\left)\right)dt---\left(4\right)$式中，s为滑模面，a＞1，0＜β＜1，k₁>0,k₂>0。