[发明专利]一种基于非线性扩张状态观测器的永磁同步电机混沌控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于非线性扩张状态观测器的永磁同步电机混沌控制方法，特别是系统部分状态不可测的永磁同步电机自适应混沌控制方法。 

背景技术

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)是一种典型的多变量、强耦合非线性系统，在诸如机器人、航空飞行器以及伺服转台控制等高性能系统中得到了广泛的应用。然而，近年来的研究表明，永磁同步电机在一定条件下会呈现出混沌特性，混沌行为的存在将会产生不规则的电流噪声，严重影响了系统的稳定运行，对PMSM的应用造成不便。因此，如何有效控制和消除永磁同步电机系统中的混沌行为已成为电机控制中亟待解决的关键问题之一。 

滑模变结构控制(Sliding Mode Control,SMC)由于对系统数学模型要求不高，且对系统参数摄动、外部扰动具有较强的鲁棒性，被广泛应用于混沌控制研究中。但传统的滑模控制方法中由于控制增益的过高以及符号函数的存在，导致其存在一定的抖振问题，影响了实际应用。为降低滑模控制中的抖振现象，很多改进的滑模控制方法被提出，例如：高阶滑模、终端滑模、模糊滑模、神经网络滑模等。以上控制方法虽然能够在不同程度上降低抖振，提高被控系统的鲁棒性，但均要求系统的所有状态是完全可测的。因此，当系统部分状态无法被精确测量时，上述控制方法将会失效。 

发明内容

本发明要克服永磁同步电机在一定参数条件下呈现出混沌特性且部分混沌状态不易精确测量等问题，提供一种基于非线性扩张状态观测器的永磁同步电机自适应混沌控制方法，取消系统所有状态完全可测的限制。采用扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)估计系统的未知状态及不确定项，同时设计自适应滑模控制律(Adaptive Sliding Mode Control,ASMC)降低控制增益，改善滑模控制中的抖振问题，并保证系统的混沌状态快速稳定收敛至零点。 

本发明的具体实现步骤如下： 

基于非线性扩张状态观测器的永磁同步电机混沌控制方法，包括以下步骤： 

步骤1，建立如式(1)所示的永磁同步电机系统的混沌模型，初始化系统状态以及相关控制参数； 

di~ddt=-i~d+ω~i~q+u~ddi~qdt=-i~q-ω~i~d+γω~+u~qdω~dt=σ(i~q-ω~)-T~L---(1)]]>