【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及永磁同步电机控制，特别是指一种双永磁同步电机边界距离优化分数阶滑模协同控制方法及装置。
技术介绍
1、双永磁同步电机具有结构简单、体积较小、稳定性高等优点，在工业领域的应用十分广泛。双永磁同步电机可以通过先进的控制算法实现高度精确的速度和位置控制。在自动化生产、机械制造，机器人技术等应用中，双永磁同步电机系统都能实现复杂且高精度的运动控制，显著提高生产效率和质量。此外，双永磁同步电机系统响应速度快，具有良好的动态性能，因而在需要高精度、高动态响应的应用中得到广泛应用，如机器人、数控机床和精密仪器等。
2、随着工业发展的自动化、智能化，控制系统的性能指标要求日益提高，双永磁同步电机系统的应用前景将更为广阔。提高双永磁同步电机系统的控制精度和稳定性对于工业生产至关重要，同时也对推动运动控制技术和制造业的进步起到积极的促进作用。
3、双永磁同步电机的控制方案主要包含两个关键部分：单电机转速跟踪控制和双电机同步控制。单电机转速跟踪控制是为了确保单个电机能够根据指令稳定运行，跟随给定的转速和转矩。双电机同步控制是为了确保两台电机在相同的工况下同步运行，保持速度、转矩和位置的一致性。这一部分控制通常涉及精确的速度控制和同步策略，以确保两个电机协同工作，并且需要实时观测双电机的运行状态，并实时调整控制信号，确保它们之间的同步精度。
4、双永磁同步电机控制系统的核心目标是实现电机之间的协同运行，使被控对象准确快速跟踪期望转速，以满足系统的要求并提高整体性能。然而，在实际生产过程中，由于各种不确定
技术实现思路
1、为了解决现有技术在进行双永磁同步电机控制时，不能够满足双永磁同步电机控制动态性能、稳定性和抑制两电机同步失调的问题，本专利技术提供一种双永磁同步电机边界距离优化分数阶滑模协同控制方法及装置，所述技术方案如下：
2、一方面，提供了一种双永磁同步电机边界距离优化分数阶滑模协同控制方法，所述方法包括以下步骤：
3、s1、基于分数阶滑模控制方法，设计双永磁同步电机分数阶滑模转速同步控制系统；
4、s2、基于双永磁同步电机分数阶滑模转速同步控制系统，进一步设计边界距离优化分数阶滑模控制器，进而设计双永磁同步电机边界距离优化分数阶滑模协同控制系统。
5、可选地，所述步骤s1具体包括：
6、根据输入电机给定电气角速度ωref、第一同步电机实际电气角速度ω1、第二同步电机实际电气角速度ω2，经过第一同步电机转速跟踪控制器和第二同步电机转速跟踪控制器，分别得到第一同步电机给定电流控制指令iq1-ref、第二同步电机给定电流控制指令iq2-ref；根据第一同步电机实际电气角速度ω1、第二同步电机实际电气角速度ω2做差，得出两同步电机转速误差e，转速误差e经过双电机转速同步控制器得到电流调整指令；根据第一同步电机给定电流控制指令iq1-ref、第二同步电机给定电流控制指令iq2-ref、电流调整指令计算得到第一同步电机参考电流控制指令、第二同步电机参考电流控制指令；将第一同步电机参考电流控制指令和第二同步电机参考电流控制指令分别输入第一同步电机和第二同步电机，实现对第一同步电机和第二同步电机的协同控制。
7、可选地，同步电机的机械运动方程如式(1)所示。
8、 (1)
9、其中：j为同步电机转动惯量；ω为同步电机实际电气角速度； pn为同步电机极对数；ψf为永磁体磁链；iq为定子电流轴分量；tl为负载转矩；
10、基于式(1)，定义系统的状态变量如式(2)所示：
11、(2)
12、x1、x2为系统的状态变量；
13、对式(2)求导，并将式(1)代入可得式(3)：
14、 (3)
15、设计的分数阶滑模面如式(4)所示：
16、(4)
17、其中：c、d为滑模面参数，α为分数阶积分的阶数。
18、可选地，所述步骤s1还包括：
19、将分数阶微积分理论结合幂次趋近率，设计一种改进的分数阶幂次趋近率，应用于双永磁同步电机的分数阶滑模控制器，使改进后的滑模控制能够自适应同步两同步电机的速度误差；改进后的趋近律如式(5)所示：
20、(5)
21、其中，k为增益系数、s为滑模变量、l为系统实数参数、u和β为分数阶算子的阶次、q为线性项系数；k>0，0>l>1，0>u>1，0>β>1。
22、可选地，所述步骤s2中，
23、采用分段指数型函数y(s)代替传统的符号函数sgn(s)，其表达式如式(6)所示：
24、(6)
25、其中，ξ为边界层厚度，ξ>0；
26、根据李雅普诺夫稳定性理论，李雅普诺夫函数表示为式(7)所示：
27、(7)
28、v为李雅普诺夫函数；
29、基于式(5)，则有式(8)所示：
30、(8)
31、由式(5)、式(8)可知，
32、当s>0时，有；
33、当s<0时，有；
34、符合李雅普诺夫稳定性条件，该系统渐近稳定；
35、对式(4)求导，结合式(3)、式(5)、得到q轴的参考电流方程，如式(9)所示：
36、 (9)
37、基于式(9)，得到边界距离优化分数阶滑模控制器，替代原分数阶滑模控制器，进而得到双永磁同步电机边界距离优化分数阶滑模协同控制系统。
38、另一方面，提供了一种双永磁同步电机边界距离优化分数阶滑模协同控制装置，用于实现上述任一项所述的方法，所述装置包括：
39、第一设计模块，用于基于分数阶滑模控制方法，设计双永磁同步电机分数阶滑模转速同步控制系统；
40、第二设计模块，用于基于双永磁同步电机分数阶滑模转速同步控制系统，进一步设计边界距离优化分数阶滑模控制器，进而设计双永磁同步电机边界距离优化分数阶滑模协同控制系统。
41、另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
42、处理器；
43、存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器加载并执行时，实现如上述双永磁同步电机边界距离优化分数阶滑模协同控制方法的步骤。
44、另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序代码，所述程序代码可被处理器调用执行如上述双永磁同步电机边界距离优化分数阶滑模协同控制方法的步骤。
45、本专利技术提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
46、本专利技术实施例中，以双永本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双永磁同步电机边界距离优化分数阶滑模协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的双永磁同步电机边界距离优化分数阶滑模协同控制方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
3.根据权利要求2所述的双永磁同步电机边界距离优化分数阶滑模协同控制方法，其特征在于，同步电机的机械运动方程如式(1)所示：
4.根据权利要求3所述的双永磁同步电机边界距离优化分数阶滑模协同控制方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：
5.根据权利要求4所述的双永磁同步电机边界距离优化分数阶滑模协同控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，
6.一种双永磁同步电机边界距离优化分数阶滑模协同控制装置，所述装置用于实现如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述装置包括：
7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有程序代码，所述程序代码可被处理器调用执行如权利要求1至5中任一项所述的方法。
【技术特征摘要】
1.一种双永磁同步电机边界距离优化分数阶滑模协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的双永磁同步电机边界距离优化分数阶滑模协同控制方法，其特征在于，所述步骤s1具体包括：
3.根据权利要求2所述的双永磁同步电机边界距离优化分数阶滑模协同控制方法，其特征在于，同步电机的机械运动方程如式(1)所示：
4.根据权利要求3所述的双永磁同步电机边界距离优化分数阶滑模协同控制方法，其特征在于，所述步骤s1还包括：
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