基于快速积分终端滑模及干扰估计的永磁同步电机有限时间调速控制方法技术

一种基于快速积分终端滑模及干扰估计的永磁同步电机有限时间调速控制方法，首先，确定受系统参数不确定性以及未知负载转矩影响下的永磁同步电机速度环数学模型。其次，基于终端滑模控制的思想设计改进型快速积分终端滑模面。然后，针对永磁同步电机系统中存在的干扰，提出基于自适应模糊系统的干扰估计方法；在此基础上设计永磁同步电机速度控制器。最后，完成整个技术方案的具体实现。本发明专利技术通过设计快速积分终端滑模面及滑模控制律，保证电机速度跟踪误差在有限时间内收敛到零，提高永磁同步电机调速系统的快速性，同时使用自适应模糊算法对系统内、外干扰进行在线估计并实时补偿，增强调速系统的鲁棒性和抗干扰能力，且有效降低滑模控制项切换增益，进而削弱抖振现象。

【技术实现步骤摘要】
基于快速积分终端滑模及干扰估计的永磁同步电机有限时间调速控制方法
本专利技术属于永磁同步电机调速控制
，更具体地，涉及一种基于快速积分终端滑模及干扰估计的永磁同步电机有限时间调速控制技术，其能够实现电机速度的有限时间跟踪，并能有效克服包含系统参数不确定性以及未知负载转矩波动等在内的系统内、外干扰的影响。
技术介绍
永磁同步电机是一类使用永磁体作为转子的电机，其通过永磁体提供励磁磁场，省去了励磁线圈，因而简化了电机结构，降低了电机质量和体积，同时有效提高了电机的效率、功率密度以及可靠性。因具备上述多种优点，永磁同步电机在电动汽车、工业生产、航空航天等众多领域得到了广泛应用。在传统永磁同步电机调速控制
，PI控制算法因具备结构简单、调节方便的优点而占据主要地位。但是，电机控制系统里无可避免地存在因参数不确定性、负载波动等多种因素所带来的干扰的影响。而PI算法不具备强鲁棒性以及出色的抗干扰能力，其在面对系统干扰时控制性能将大幅度下降，无法满足现代工业应用对具有高精度、强抗干扰能力的永磁同步电机调速控制技术的要求。为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于快速积分终端滑模及干扰估计的永磁同步电机有限时间调速控制方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.确定受系统参数不确定性以及未知负载转矩影响下的永磁同步电机速度环数学模型：/n在d-q坐标系下，隐极式永磁同步电机的速度环数学模型为：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于快速积分终端滑模及干扰估计的永磁同步电机有限时间调速控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.确定受系统参数不确定性以及未知负载转矩影响下的永磁同步电机速度环数学模型：
在d-q坐标系下，隐极式永磁同步电机的速度环数学模型为：



式中，ω为电机转速；iq表示q轴定子电流；Kt为转矩常数；J表示转动惯量；且B为粘性摩擦系数；TL表示负载转矩；
考虑系统参数不确定性、未知负载转矩以及电流环追踪误差影响，永磁同步电机速度环数学模型为：



式中，Bo和Jn分别表示粘性摩擦系数以及转动惯量的标称值；ΔB＝B-Bo和ΔJ＝J-Jn则分别指的是粘性摩擦系数和转动惯量的真实值与其标称值之间的偏差；iq*表示q轴定子电流的参考值，即需设计的永磁同步电机速度控制器；
将上述考虑系统干扰的永磁同步电机速度环数学模型处理后得到：



式中，d(t)表示集总干扰项；a为一个已知常值系数；
S2.构造快速积分终端滑模面：
首先，定义速度跟踪误差：e＝ω-ωd，其中，ωd表示电机目标转速；
然后，设计快速积分终端滑模面为：其中，α,β＞0，其都为常值系数；0＜q/p＜1，且q和p为正奇数；
当电机速度跟踪误差收敛于滑模面时，有s＝0，即
求解上述方程得出电机速度跟踪误差从到达滑模面开始收敛至零的时间为：



S3.基于自适应模糊系统对集总干扰项进行干扰估计：
采用模糊系统来估计步骤S1中所定义的集总干扰项d(t)，根据模糊系统的万能逼近理论，存在最优模糊系统使得：



式中，为最佳逼近时的权值向量，r为模糊规则个数；ε表示估计误差，其满足|ε|＜ρ，而ρ＞0为正常数，且ε的值可以通过增加模糊规则个数来无限缩小；x＝[x1,x2,...,xn]T为模糊系统的输入向量，n为模糊输入的个数；
选用快速积分终端滑模面以及速度跟踪误差作为模糊系统输入，即x＝[s,e]T，而H(x)＝[h1(x),h2(x),...,hr((x))]T表示模糊基函数向量，且：



其中，表示模糊变量的隶属函数值；
因最佳逼近时的权值向量无法直接获得，故需要对进行估计，令表示的估计值，基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙希明，张建一，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21