基于新型指数趋近率和转子位置观测器的PMSM积分滑模控制

基于传统指数趋近率的滑模控制系统因复杂性较低,在永磁同步电机(PMSM)中被广泛应用。但当滑模控制系统在做趋近运动时,存在明显抖振,其精度无法应对复杂情况。为了抑制抖振和提高永磁同步电机控制系统的抗外部干扰能力,提出了一种新型指数趋近率,并在该趋近率中使用连续切换函数来平滑控制信号。为进一步降低处理信号时产生的高频扰动,滑模控制器采用了积分型控制器。针对转子位置的估计精度问题,依据龙伯格线性观测器设计了转子位置观测器。仿真结果可以看出,基于新型指数趋近率的积分型滑模控制器和转子位置观测器不仅改善了滑模抖振问题,使系统抗外部扰动能力得到增强,而且对转矩和电流的超调和脉动问题进行了优化。

PMSM调速系统的新型指数趋近率滑模控制

针对比例积分(proportional integral,简称PI)控制器不能满足永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,简称PMSM)调速系统的控制要求,在传统指数趋近率基础上提出一种新型指数趋近率,基于该新型指数趋近率设计滑模控制器.另外,设计一种扰动观测器,把扰动观测结果反馈至滑模控制器,以降低外部扰动对控制系统的影响.Simulink仿真结果表明:PMSM调速系统负载突增时,相对于传统指数趋近率控制和PI控制,新型指数趋近率控制转速波动最小、抗扰动能力最强;相对于PI控制,新型指数趋近率滑模控制电流响应更快更平稳;相对于传统指数趋近率控制,新型指数趋近率滑模控制稳态转速波动较小、抖振得到更明显的抑制.RT-LAB半实物平台的实验结果表明:PMSM调速系统负载突增时,相对于PI控制,新型指数趋近率控制转速波动更小、转速回到设定值时间更短、电流响应更平稳;相对于传统指数趋近律控制,新型指数趋近律控制稳态交直轴电流波动更小,表明其能更有效地抑制抖振.

基于STESO的PMSM非奇异快速终端滑模控制

为了提高永磁同步电机驱动系统速度控制器的跟踪性能和鲁棒性,提出了一种基于超螺旋扩张状态观测器的非奇异快速终端滑模复合控制器。首先,采用一种基于新型变指数趋近律的非奇异快速终端滑模控制算法设计速度控制器,该趋近律在常规指数趋近律中引入系统状态变量,加快系统收敛到滑模面的速度,同时保持较小的抖振;其次,提出了一种超螺旋扩张状态观测器来观测系统的扰动,并补偿给速度控制器,提高了速度控制系统的鲁棒性;最后,通过仿真和实验证明所提方法的有效性。