[发明专利]一种基于非线性滑模面的永磁同步电机控制方法

说明书

本发明提供一种基于非线性滑模面的永磁同步电机控制方法，首先建立永磁同步电机状态方程，接着设计非线性滑模面和控制律，然后利用Lyapunov函数验证系统稳定性，最后通过仿真结果确定系统参数。设计的控制律中包含滞环消振函数，相对于常用的符号函数切换次数更少，降低了控制过程中开关的切换频率，从而降低系统抖振频率和减少抖振幅度。滞环消振函数是一个连续、可导的函数，保证了控制律在切换时的非线性，削弱滑模控制的抖振，本发明有效克服了现有技术中的缺点而具高度应用价值。

技术领域

本发明涉及一种基于非线性滑模面的永磁同步电机控制方法。

背景技术

永磁同步电机(PMSM)具备十分优良的低速性能、可以实现弱磁高速控制，调速范围 宽广、动态特性和效率都很高，而且无需激磁电流，提高了电机效率和功率密度，永磁同步电机已经成为伺服系统的主流之选，广泛应用于数控机床、工业机器人等领域。

随着微电子技术、微处理器、控制技术的发展，使得很多算法复杂的控制策略可以应用到电机控制中。国内外学者对交流伺服系统的滑模控制策略研究较多，取得了一定 的成果，但是仍然有许多理论问题未解决。普通的滑模控制，滑动面是线性的，线性滑 动面能保证跟踪误差渐进收敛到零，却不能使得状态误差在有限时间内收敛到零。在滑 动面的设计中引入非线性函数，构造非线性滑模面，使得在滑模面上状态跟踪误差在有 限时间内收敛到零。该方法相对于传统滑模方法具有更高的稳态跟踪精度，动态性能较 好，因此越来越受到国内外重视。目前非线性滑模面主要存抖振问题，还处于理论探索 阶段，还有一些理论问题未解决。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，为了提高永磁同步电机性能，消弱滑模变结构控制 的抖振，本发明提供一种基于非线性滑模面的永磁同步电机控制方法。

一种基于非线性滑模面的永磁同步电机控制方法，永磁同步电机的状态方程如下式：

其中b(x,t)＝B_p＝K_t/J，(n＝2)，i＝1,2…n-1，J为转动惯量，B是粘滞摩擦系数，K_t是感应系数与极对数乘 积，为系统不确定项，d(x,t)＝D_pT_L+T_α为外部干扰， D_p＝-1/J,且d(x,t)≤D_max，Δf(x,t)≤F_max，假设

非线性滑模面方程设计为：

S(X,t)＝CE-CP(t)

其中C＝[c₁c₂…c_n]，c_i(i＝1,2…n)为正常数，p(t)为Terminal 函数，为误差向量，为参考输出，

其特征在于：取控制律为

其中ζ>0，滞环消振函数H(S)为

其中a_,b为常数，且a>b，D为滞环消振因子。

优选的所述的基于非线性滑模面的永磁同步电机控制方法，所述迟滞消振因子D，D 选取范围为(0.1，0.5]。

综上所述，本发明基于非线性滑模面设计了一种包含滞环消振函数的控制律，相对 于常用的符号函数，滞环消振因子D是是滑动切换模态，在一个区域切换，相比于在S＝0上的切换，切换次数更少，降低控制过程中开关的切换频率，降低系统抖振频率和减少 抖振幅度。滞环消振函数是一个连续，可导的函数，保证了控制律在切换时的非线性， 提升了削弱滑模控制抖振的能力。本发明大大提升了系统鲁棒性，实现简单，具有很好 的应用前景。

附图说明