[发明专利]基于高阶滑模算法的直线永磁电机位置伺服系统

摘要

本发明提供一种基于高阶滑模算法的直线永磁电机位置伺服系统：包括滑模控制器、谐振抑制模块、陷波滤波器、低通滤波器、电流环PI控制器、PARK变换模块、空间矢量控制模块、逆变器、Clark变换模块、PARK逆变换模块和带有位置光栅尺的直线电机；由于去掉了速度闭环这个大惯性延迟环节，本发明用位置‑电流双环控制结构代替传统三环控制结构，能够提高系统的响应速度，并具有较好的动态性能。采用了高阶滑模控制器能够明显削弱抖振现象并保证滑模控制的精度，且能进一步提升系统的动态特性和鲁棒性能。

主权项

1.基于高阶滑模算法的直线永磁电机位置伺服系统，其特征在于：包括滑模控制器(4)、谐振抑制模块(1)、陷波滤波器(6)、低通滤波器(5)、电流环PI控制器(8)、PARK变换模块(9)、空间矢量控制模块(10)、逆变器(11)、Clark变换模块(13)、PARK逆变换模块(14)和带有位置光栅尺(16)的直线电机(12)；通过上位系统将给定位置指令p*发送给谐振抑制模块(1)和第一减法器(2)；直线电机(12)通过位置光栅尺(16)输出pb信号到第一减法器(2)；直线电机(12)输出两相定子电流ia和ib到Clark变换模块(13)；谐振抑制模块(1)根据给定位置指令p*；运算得到平滑后的指令位置pf，并将平滑后的指令位置pf发送到第二减法器(3)；第一减法器(2)根据给定位置指令p*和pb信号，运算得到误差信号p*‑pb，并将误差信号p*‑pb发送给第二减法器(3)；第一减法器(2)的运算方法为给定位置指令p*减去pb信号；第二减法器(3)根据误差信号p*‑pb和平滑后的指令位置pf，运算得到位置误差信号σ，并将位置误差信号σ发送给滑模控制器(4)；第二减法器(3)的运算方法为误差信号p*‑pb减去指令位置pf；滑模控制器(4)根据位置误差信号σ，运算得到输出im，并将输出im发送给低通滤波器(5)；低通滤波器(5)根据滑模控制器(4)的输出im，经滤波得到滤波后信号im*，并将滤波后信号im*发送给陷波滤波器(6)；陷波滤波器(6)根据滤波后信号im*，运算得到交轴电流给定值iq*，并将交轴电流给定值iq*发送给第三减法器(7)；Clark变换模块(13)根据两相定子电流ia和ib，运算得到变换后定子电流iα和iβ，并将变换后定子电流iα和iβ发送给PARK逆变换模块(14)；PARK逆变换模块(14)根据变换后定子电流iα和iβ，运算得到交轴电流反馈值iq和直轴电流反馈值id，并将交轴电流反馈值iq发送给第三减法器(7)，将直轴电流反馈值id发送给第四减法器(15)；第三减法器(7)根据交轴电流给定值iq*和交轴电流反馈值iq，经运算得到交轴电流误差值iq*‑iq，并将交轴电流误差值发送给电流环PI控制器(8)；第三减法器(7)的运算方法为交轴电流给定值iq*减去交轴电流反馈值iq；通过上位系统将直轴电流给定值id*发送给第四减法器(15)；第四减法器(15)根据直轴电流给定值id*和直轴电流反馈值id，经运算得到直轴电流误差值id*‑id，并将直轴电流误差值id*‑id发送给电流环PI控制器(8)；第四减法器(15)的运算方法为直轴电流给定值id*减去直轴电流反馈值id；电流环PI控制器(8)根据交轴电流误差值iq*‑iq和直轴电流误差值id*‑id，运算得到交轴电流uq和直轴直压ud，并将交轴电流uq和直轴直压ud发送给PARK变换模块(9)；PARK变换模块(9)根据交轴电流uq和直轴直压ud，运算得到两相静止坐标系下的定子电压分量uα、uβ，并将两相静止坐标系下的定子电压分量uα、uβ发送给空间矢量控制模块(10)；空间矢量控制模块(10)根据两相静止坐标系下的定子电压分量uα、uβ，经运算得到六路PWM信号，并将六路PWM信号发送给逆变器(11)；通过逆变器(11)驱动直线电机(12)运行。