【技术实现步骤摘要】
专利技术涉及高速电机控制领域，具体是指一种基于指数函数的快速自适应趋近律设计观测器的方法。
技术介绍
1、目前，永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,pmsm)已经在电动汽车，航空航天工程和机器人应用中展现了独特的优势。与其他电机系统(如无刷电机或直流电机系统)相比，pmsm具有高气隙磁通密度和高效率。然而，永磁同步电机的非线性和时变参数与模型不确定性和内外扰动有关。由于pi控制无法消除外部和内部误差，因此pi控制方法在高性能方面受到限制。
2、为了克服pi控制系统性能有限的问题，许多研究人员研究了用于pmsm转速调节的非线性控制系统，例如预测控制、神经网络控制、模糊控制、步进控制和滑模控制(slidingmode control,smc)。在各种非线性控制方法中，smc因对外部干扰具有鲁棒性以及对参数不确定性不敏感等优点而被广泛使用。然而，其鲁棒性与开关增益有关，为保证smc系统的鲁棒性，常常需要较大的开关增益而较大的开关增益会因符号函数的存在导致切换控制律的时间延迟和高频抖动。
技术实现思路
1、专利技术要解决上述技术问题，提供一种基于指数函数的快速自适应趋近律设计观测器的方法。
2、为解决上述技术问题，专利技术提供的技术方案为：
3、一种基于指数函数的快速自适应趋近律设计观测器的方法，包括以下步骤：
4、s1、自适应趋近律的建立：
5、提出稳定趋近律的aqrl来克服smc
6、
7、s2、采用自适应趋近律建立pmsm滑模控制器：
8、在考虑扰动和参数不确定性的情况下，结合电磁转矩和pmsm系统的运动方程得到了电机角加速度的方程公式(7)，并基于跟踪误差得到积分滑模面，进而得到基于aqrl的控制器输入
9、
10、
11、s3、永磁同步电机二阶快速终端滑模观测器的建立：
12、以电机角速度和扰动为状态变量，建立了状态方程公式(10)，并基于终端滑模建立sftsmo，得到sftsmo的滑模面，从而得到了sftsmo下的系统控制输入和系统扰动导数的具体表示式如公式(23)和如公式(24)所示：
13、
14、
15、
16、ut2＝h2sgn(sft) (24)；
17、在终端滑模控制律下，通过对ut2值积分得到估计扰动由于ut2＝h2sgn(sft)，所提出的sftsmo保证了平滑的扰动观测，由得到的将控制器输入转换为：
18、
19、优选地，所述的积分滑模面基于跟踪误差，如公式(8)所示：
20、
21、其中，c是正常数。
22、优选地，在公式(3)中x为系统状态，x(∞)的值为0，参数a、b、k1、k2表示正调节参数，边界条件分别为0＜a＜1、0＜b＜ln2、k1＞0、k2＞0。
23、优选地，所述的电磁转矩和的表达式简单表示如公式5所示：
24、
25、所述pmsm系统的运动方程如式(6)所示：
26、
27、其中，id、iq分别表示d轴和q轴定子电流，r为电阻，为永磁体的磁链，pmsm的测量速度用ω表示，产生的电磁转矩取决于磁链、极对数pn和电感，θ代表pmsm的转子角度，j、b和tl分别表示转动惯量、粘性摩擦系数和负载扭矩。
28、优选地，所述的公式(7)中λ、γ、ε分别为δλ、δγ、δε表示参数的不确定度，为表示参数不确定性和负载扭矩，扰动为d＝δλiq-δγω-(ε+δε)tl。
29、优选地，所述的基于终端滑模建立sftsmo如公式11所示：
30、
31、其中，l代表集总扰动的导数，和分别表示pmsm的估计角速度和估计扰动，ut1和ut2分别代表设计的控制律和集总扰动导数，由公式(10)和公式(11)可得估计的角速度误差和估计的扰动误差sftsmo的滑模面sft被设计如下：
32、
33、式中为条件下的有理数，p和q是正奇数。
34、优选地，公式(23)和公式(24)中v表示k3、h1和h2表示设计的正常数。
35、采用以上方法后，专利技术具有如下优点：
36、本专利技术提出一种自适应快速趋近律，aqrl基于二阶滑模特性和符号函数，符号函数是基于指数项和系统状态的。通过使用滑模扰动观测器，获得了对扰动和参数不确定性的鲁棒性。本专利技术还采用了二阶快速终端滑模观测器以更准确地响应干扰，避免smdo的开关增益过大。所提出的aqrl通过李雅普诺夫第二方法进行了验证，并在数学上证明了该到达时间比传统的到达时间快。
37、上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，专利技术进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。
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1.基于指数函数的快速自适应趋近律设计观测器的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于指数函数的快速自适应趋近律设计观测器的方法，其特征在于：所述的积分滑模面基于跟踪误差，如公式(8)所示：
3.根据权利要求1所述的基于指数函数的快速自适应趋近律设计观测器的方法，其特征在于：在公式(3)中x为系统状态，x(∞)的值为0，参数a、b、k1、k2表示正调节参数，边界条件分别为0＜a＜1、0＜b＜ln2、k1＞0、k2＞0。
4.根据权利要求1所述的基于指数函数的快速自适应趋近律设计观测器的方法，其特征在于：所述的电磁转矩和的表达式简单表示如公式5所示：
5.根据权利要求1所述的基于指数函数的快速自适应趋近律设计观测器的方法，其特征在于：所述的公式(7)中λ、γ、ε分别为Δλ、Δγ、Δε表示参数的不确定度，为表示参数不确定性和负载扭矩，扰动为d＝Δλiq-Δγω-(ε+Δε)TL。
6.根据权利要求1所述的基于指数函数的快速自适应趋近律设计观测器的方法，其特征在于：所述的基于终端滑模建立SFTSMO如公式
7.根据权利要求1所述的基于指数函数的快速自适应趋近律设计观测器的方法，其特征在于：公式(23)和公式(24)中v表示k3、h1和h2表示设计的正常数。
...【技术特征摘要】
1.基于指数函数的快速自适应趋近律设计观测器的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于指数函数的快速自适应趋近律设计观测器的方法，其特征在于：所述的积分滑模面基于跟踪误差，如公式(8)所示：
3.根据权利要求1所述的基于指数函数的快速自适应趋近律设计观测器的方法，其特征在于：在公式(3)中x为系统状态，x(∞)的值为0，参数a、b、k1、k2表示正调节参数，边界条件分别为0＜a＜1、0＜b＜ln2、k1＞0、k2＞0。
4.根据权利要求1所述的基于指数函数的快速自适应趋近律设计观测器的方法，其特征在于：所述的电磁转矩和的表...
【专利技术属性】
技术研发人员：张震，司陆军，孟喜柱，
申请(专利权)人：江苏云意电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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