[发明专利]一种圆筒容错永磁直线电机系统的新型滑模控制方法

权利要求书

1.一种不匹配受扰圆筒容错永磁直线电机系统的新型滑模控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，五相圆筒容错永磁直线电机的结构特性分析；

步骤2，建立基于不匹配干扰d₁(t)和匹配干扰d₂(t)的五相圆筒容错永磁直线电机二阶数学模型；

步骤3，根据步骤2定义的系统状态变量x₁、x₂和不匹配干扰d₁(t)，设计不匹配干扰观测器，观测电机系统的不匹配干扰；

步骤4，设计系统滑模面σ，求得滑模面σ的导数将步骤2所得的电机二阶数学模型表达式代入滑模面导数表达式中求出基于不匹配干扰观测器的滑模控制律为：

式中ε为控制器切换增益，且ε>0，D＝k₁₁k₂₃，C＝-k₂₁v^*,其中c₁、c₂为滑模面参数且c₁、c₂>0，为不匹配干扰观测值，在式子中简写为

步骤5，将步骤4获得的滑模控制律表达式代入步骤4所得的滑模面导数表达式求得表达式选取李雅普诺夫函数，根据表达式和步骤4所得滑模面σ分析所设计的新型滑模控制器的稳定性；

步骤6，将步骤4所得的滑模控制律和由PI电流调节器输出的d轴电压给定值x轴电压给定值以及y轴电压给定值经电压源逆变器，采用基于单极性PWM的CPWM调制方法实现不匹配受扰圆筒容错永磁直线电机系统的高控制性能运行。

2.根据权利要求1所述的一种不匹配受扰圆筒容错永磁直线电机系统的新型滑模控制方法，其特征在于，所述步骤1中，该电机的绕组置于定子上，永磁体位于动子上，采用spoke形式，永磁体和次级动子均为环形形状且固定于非导磁支撑管上；初级定子槽数和次级动子永磁体极对数分别为20和9；采用分数槽单层集中绕组；定子齿包含两部分：电枢齿和容错齿，电枢齿上缠有绕组，而容错齿上无绕组，容错齿将两个相邻电枢齿隔开，使各相绕组之间的电、磁、热的耦合几乎为零。

3.根据权利要求1所述的一种不匹配受扰圆筒容错永磁直线电机系统的新型滑模控制方法，其特征在于，所述步骤2中，基于不匹配干扰d₁(t)和匹配干扰d₂(t)的五相圆筒容错永磁直线电机二阶数学模型为：

式中x₁、x₂为系统状态变量其中v^*、v分别为给定速度和实际速度，d₁(t)为不匹配干扰其中f_v为其他未建模动态引起的干扰，M₀为标称模型运动部分质量，d₂(t)为匹配干扰其中f_q为外部扰动，L_q0为标称模型电感，a(x)＝k₁₁k₂₁x₁+k₂₂x₂，D＝k₁₁k₂₃，C＝-k₂₁v^*,其中

4.根据权利要求3所述的一种不匹配受扰圆筒容错永磁直线电机系统的新型滑模控制方法，其特征在于，所述步骤4中，所设计的滑模面为：

式中：τ为极距，c₁、c₂为滑模面参数且c₁、c₂>0，x₁(0)为状态变量x₁的初始值，为不匹配干扰观测值的初始值；令t＝0，则σ＝0，由此可见该滑模面能够保证系统状态x₁、x₂从一开始就处于滑模面上，消除了趋近阶段，确保了系统的全局鲁棒性能。

5.根据权利要求1所述的一种不匹配受扰圆筒容错永磁直线电机系统的新型滑模控制方法，其特征在于，所述控制方法还适用于永磁旋转电机控制系统。