[发明专利]一种直流电机速度控制方法及系统

说明书

本申请公开了一种直流电机速度控制方法，包括建立直流电机的模型，根据模型获得直流电机的输入电压与角速度的第一状态方程；建立自适应滑模面，根据第一状态方程，确定自适应滑模控制的滑模面的一阶导数与切换函数的对应关系；根据对应关系确定直流电机的控制量。本申请中，采用自适应滑模控制对直流电机的速度进行控制，由于滑模面是变动的，在控制过程中，通过自适应斜率调整，使轨迹最快进入最终滑模切换区，而且超调量和抖振性明显减小。本申请还公开了一种直流电机速度控制系统，与上述的直流电机速度控制方法具有相同的有益效果。

技术领域

本申请涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种直流电机速度控制方法及系统。

背景技术

直流电机由于具有功率密度高，惯性低，响应快等优点而被广泛应用，例如常见的水泵中等，在应用直流电机时，对直流电机的速度控制是非常重要的，而采用滑模控制是目前常见的方式之一。

目前，大多数基于滑模控制的直流电机都是采用传统的滑模控制方法，传统的滑模控制的滑模面函数为：

其中，s为滑模面，为s的导数，sgn()为符号函数，k为大于0的系数；虽然传统的滑模控制方法能达到控制各个被控量的目的，但是由于其滑模面是固定的，具有超调量大，抖振性大的问题。

因此，如何提供一种能解决上述技术问题的方案，是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种直流电机速度控制方法，使轨迹最快进入最终滑模切换区，而且超调量和抖振性明显减小；本申请的另一目的是提供一种直流电机速度控制系统，与上述的直流电机速度控制方法具有相同的有益效果。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种直流电机速度控制方法，包括：

建立直流电机的模型，根据所述模型获得所述直流电机的输入电压与角速度的第一状态方程；

建立自适应滑模面，根据所述第一状态方程，确定自适应滑模控制的滑模面的一阶导数与切换函数的对应关系；

根据所述对应关系确定所述直流电机的控制量。

优选地，所述建立直流电机的模型，根据所述模型获得所述直流电机的输入电压与角速度的第一状态方程的过程具体为：

建立直流电机的模型，根据所述模型得到所述直流电机的输入电压与角速度的传递函数为：

其中，G(s)为传递函数，s代表复频率，w(s)为角速度，V_a(s)为电枢的输入电压，R_a为电枢电阻，L_a为电枢电感，J为转动惯量，B为粘性摩擦系数，k_e为反电势系数，k_m为磁性材料系数；

根据所述传递函数，获得所述直流电机的输入电压与角速度的第一状态方程为：

其中，为角速度的导数，V_a(t)为电枢的输入电压，t代表时间，e为指数。

优选地，所述根据所述第一状态方程，确定自适应滑模控制的滑模面的一阶导数与切换函数的对应关系的过程具体为：

自适应滑模控制的滑模面的一阶导数为：

其中，

其中，s为滑模面，为s的导数，sgn()为符号函数，为自适应参数，为的一阶导数，λ为系数；

根据如下公式，建立滑模面：

s＝e_w＝w_r-w；