永磁同步电动机分数阶混沌系统主动滑模控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开的永磁同步电动机分数阶混沌系统主动滑模控制方法，在永磁同步电动机数学模型的基础模型上，对含有不确定项的分数阶的永磁同步电动机混沌系统进行建模，获取驱动系统的分数阶混沌系统模型，并结合主动控制和滑模控制的方法，选取一种新型的分数阶积分滑模面，基于分数阶Lyapunov稳定性理论设计了一个主动滑模控制器。在所述控制器的控制下，实现了分数阶永磁同步电动机混沌系统与响应系统之间的同步，实验表明，通过所述控制器的控制，能够有效的抑制永磁同步电动机系统中的分数阶混沌现象，提高了对误差系统的控制能力，而且使得对永磁同步电动机分数阶混沌同步的控制具有较强鲁棒性。制具有较强鲁棒性。制具有较强鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
永磁同步电动机分数阶混沌系统主动滑模控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及电机非线性控制领域，尤其涉及永磁同步电动机分数阶混沌 系统主动滑模控制方法及装置。

技术介绍

[0002]永磁同步电动机作为电力系统重要的负载，是典型的多变量、强耦合非 线性系统。
[0003]现有的技术中，永磁同步电动机在特定参数及工作条件下会呈现出混沌 行为，通常表现为转矩和转速的间歇振荡、系统不规则的电磁噪声等，这些 不规则运动会严重影响系统的稳定运行，永磁同步电动机的混沌行为对精准 控制以及控制的鲁棒性造成影响。自PMSM模型提出后，如何控制永磁同步 电动机系统中的混沌行为已成为关注的焦点。目前市面上多数为对PMSM整数 阶混沌系统的研究，但是在实际应用中，分数阶相较于整数阶更为常见，因 此研究永磁同步电机的分数阶混沌的同步控制更能够实现永磁同步电动机的 精准控制。

技术实现思路

[0004]为解决上述的问题本专利技术提供一种永磁同步电动机分数阶混沌系统主动 滑模控制方法，包括：
[0005]构建驱动系统的分数阶混沌系统模型：
[0006][0007]获取所述驱动系统对应的响应系统模型为：
[0008][0009]其中，y(t)＝(y1，y2，y3)
T
，
△
A为不确定的参数矩阵，g(y，t)是已知 的非线性函数，
△
g(y，t)是非线性函数的不确定部分，u(t)＝(u1，u2，u3)
T
是控制器；
[0010]由所述响应系统与所述驱动系统求差，获取相应的误差系统为：
[0011][0012]构建分数阶滑模面并根据主动滑模条件、不确定项
ꢀ△
f(x，t)和
△
g(y，t)有界的假设求解出等效控制：
[0013][0014]切换控制：
[0015]所述控制输入
[0016]设计所述控制器为：
[0017]u(t)＝G(t)
‑
ΔAy(t)
‑
g(y，t)
‑
Δg(y，t)+f(x，t)+Δf(x，t)
ꢀꢀꢀ
(4)
[0018]依据主动滑模控制律定义：
[0035]对分数阶滑模面两边同时关于时间t取α阶微分：
[0036][0037]当系统发生滑模运动时，所述等效控制使得状态轨迹保持在所述分数阶 滑模面，需要满足
[0038]得到所述等效控制：
[0039]优选地，假定不确定项
△
f(x，t)和
△
g(y，t)存在界限，并且有合适 的正常数ζ以及μ符合满足
[0040]|Δf(x，t)|≤ζ，|Δg(x，t)|≤μ；
[0041]为了符合滑模条件同时能确保证滑模运动一定发生，根据分数阶的滑模 控制律，得出所述切换控制为：
[0042]其中，λ>0，分别为ζ，μ的评估值、为未知参数。
[0043]优选地，对未知参数使用分数阶自适应率，得到：
[0044]其中，η1>0，η2>0；
[0045]通过如下Lyapunov函数：
[0046][0047]其中，
[0048]对所述误差系统是否为渐进稳定的进行验证。
[0049]优选地，已知V正定，对所述Lyapunov函数进行α阶微分，并判断结果 是否负定，如果结果负定则所述误差系统为渐进稳定的。
[0050]本专利技术提供一种所述的永磁同步电动机分数阶混沌系统主动滑模控制装 置，包括控制单元、存储单元、总线单元、采集单元以及驱动单元，所述控 制单元、存储单元、采集单元和驱动单元通过所述总线连接，所述采集单元 采集永磁同步电动机的工作参数，所述驱动单元电性连接所述永磁同步电动 机，所述存储单元存储至少一条指令，所述控制单元执行所述指令实现所述 的永磁同步电动机分数阶混沌系统主动滑模控制方法构建控制器。
[0051]本申请提出的永磁同步电动机分数阶混沌系统主动滑模控制方法及装置 具体有以下有益效果：
[0052]本专利技术提供的永磁同步电动机分数阶混沌系统主动滑模控制方法通过 PMSM模型构建驱动系统的分数阶混沌系统模型，并获取相应的响应系统模 型(包含控制器)，利用所述响应系统与所述驱动系统求差获得误差系统， 构建误差系统相关的分数阶滑模面，根据所述分数阶滑模面求解出控制输入， 进而求解出所述控制器，通过所述控制器对永磁同步电动机进行控制，能够 有效的解决永磁同步电动机运行过程中产生的分数阶混沌现象，提
高对误差 系统的控制能力，提高控制的精度，而且消除混沌影响使得对永磁同步电机 的控制具有更强的鲁棒性，使永磁同步电机运行过程中更加稳定，能够广泛 应用于永磁同步电动机的精密控制领域。本专利技术提供的永磁同步电动机分数 阶混沌系统主动滑模控制装置实现所述控制器的对永磁同步电动机的控制， 具有对误差系统的更强的控制能力，提高控制的精度，而且消除混沌影响使 得对永磁同步电机的控制具有更强的鲁棒性。
附图说明
[0053]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的 附图。
[0054]图1是本专利技术实施例中永磁同步电机的分数阶混沌系统的混沌吸引子示 意图；
[0055]图2是本专利技术实施例中分数阶永磁同步电机混沌系统以及响应系统的状 态变量x
1 y1轨迹图；
[0056]图3是本专利技术实施例中分数阶永磁同步电机混沌系统以及响应系统的状 态变量x
2 y2轨迹图；
[0057]图4是本专利技术实施例中分数阶永磁同步电机混沌系统以及响应系统的状 态变量x
3 y3轨迹图；
[0058]图5是本专利技术实施例中分数阶永磁同步电机混沌系统以及响应系统的误 差变量e
i
演化示意图；
[0059]图6是本专利技术实施例中永磁同步电动机分数阶混沌系统主动滑模控制方 法的流程图；图7是本专利技术实施例中永磁同步电动机分数阶混沌系统主动滑模控制装 置示意图。
[0060]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步 说明。
具体实施方式
[0061]应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定 本专利技术。
[0062]下面结合附图对本专利技术进行说明，其中，图1是本专利技术实施例中永磁同步 电机的分数阶混沌系统的混沌吸引子示意图；图2是本专利技术实施例中分数阶永 磁同步电机混沌系统以及响应系统的状态变量x1y1轨迹图；图3是本专利技术实施 例中分数阶永磁同步电机混沌系统以及响应系统的状态变量x2y2轨迹图；图4 是本专利技术实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电动机分数阶混沌系统主动滑模控制方法，其特征在于，包括：构建驱动系统的分数阶混沌系统模型：获取所述驱动系统对应的响应系统模型为：其中，y(t)＝(y1，y2，y3)
T
，
△
A为不确定的参数矩阵，g(y，t)是已知的非线性函数，
△
g(y，t)是非线性函数的不确定部分，u(t)＝(u1，u2，u3)
T
是控制器；由所述响应系统与所述驱动系统求差，获取相应的误差系统为：构建分数阶滑模面并根据主动滑模条件、不确定项
△
f(x，t)和
△
g(y，t)有界的假设求解出等效控制：切换控制：所述控制输入设计所述控制器为：u(t)＝G(t)
‑
ΔAy(t)
‑
g(y，t)
‑
Δg(y，t)+f(x，t)+Δf(x，t)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)依据主动滑模控制律定义：其中，K为常数增益向量，满足条件s为分数阶滑模面；根据控制输入求解所述控制器。2.根据权利要求1所述的永磁同步电动机分数阶混沌系统主动滑模控制方法，其特征在于，获取永磁同步电机分数阶混沌系统模型包括：对永磁同步电机的数学模型进行放射变换和尺度变换，获取考虑均匀气隙的永磁同步电动机混沌数学模型：
其中，i
d
表示d轴的定子电流，i
q
表示q轴的定子电流，ω为转子角速度，u
d
表示d轴的定子电压，u
q
表示q轴的定子电压，T为负载扭矩，J为转动惯量，β为粘性阻尼系数，R为定子绕组，L
d
为d轴的定子电感，L
q
为q轴的定子电感，ψ为励磁磁链，p为极对数，令考虑永磁同步电动机分数阶混沌系统中的不确定项以及控制器u(t)，获取分数阶混沌系统模型：其中，x(t)＝(x1，x2，x3)
T
，A为已知的常数矩阵，f(x，t)是已知的非线性函数，
△
f(x，t)是非线性函数的不确定部分。3.根据权利要求1所述的永...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欣蒙，胡茗茗，李明，李晓婷，
申请(专利权)人：山东小鸭集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：