[发明专利]一种基于干扰观测器的永磁同步电机自适应非奇异终端滑模控制方法

权利要求书

1.一种基于干扰观测器的永磁同步电机自适应非奇异终端滑模控制方法，其特征在于，设计自适应变速指数趋近律，该趋近律引入状态变量的一阶范数，根据状态变量距离平衡点的远近自适应调整指数趋近速度与等速趋近速度；建立永磁同步电机转速数学模型，在永磁同步电机矢量控制系统的速度环，引入自适应非奇异终端滑模控制器；设计干扰观测器，并将其观测值反馈到滑模控制器的设计中；

所述自适应变速指数趋近律，设计如下：

其中：为系统状态变量的一阶范数，k＞0,ε＞0,c＞0,n＞0；该自适应变速指数趋近律状态变量的一阶范数，随系统状态距离平衡点的远近而自适应调整指数趋近速度及等速趋近速度；指数趋近项的瞬时解为

2.根据权利要求1所述的一种基于干扰观测器的永磁同步电机自适应非奇异终端滑模控制方法，其特征在于，设计出自适应变速指数趋近律后需要进行趋近律的稳定性分析。

3.根据权利要求1所述的一种基于干扰观测器的永磁同步电机自适应非奇异终端滑模控制方法，其特征在于，所述在永磁同步电机矢量控制系统的速度环，引入自适应非奇异终端滑模控制器的过程为：

步骤1，永磁同步电机控制系统采用矢量控制，令i_d＝0，在d-q坐标系下，永磁同步电机转速数学模型为：

其中：ω为转子角速度，i_q为q轴电流，P为转矩绕组极对数，ψ_f为永磁体磁极与定子绕组交链的磁链，J为转动惯量，F为转子与负载的摩擦系数，T_L为负载转矩；

步骤2，设计自适应非奇异终端控制器：

转速控制器用于精确跟踪速度给定ω^*，定义状态变量：

由式(4)和(5)可得：

对于永磁同步电机控制系统，选取滑模面：

设计i_q满足如下控制律：

其中：i′_q为q轴电流的给定值，P为转矩绕组极对数，ψ_f为永磁体磁极与定子绕组交链的磁链，J为转动惯量，F为转子与负载的摩擦系数，p和q为正奇数，1＜p/q＜2,β＞0,k＞0,ε＞0,c＞0，g(t)为负载转矩以及参数的不确定因素。

4.根据权利要求3所述的一种基于干扰观测器的永磁同步电机自适应非奇异终端滑模控制方法，其特征在于，构造的干扰观测器为：

其中：C＝[1 0]，为x＝[ω g(t)]^T的估计值，为y＝ω的估计值；L＝[l₁ l₂]^T为反馈矩阵；将干扰观测器得到的干扰观测值代入到式(8)：

最终可得新的控制律：

其中：为加入干扰观测器反馈值后得到的新q轴电流给定值。