[发明专利]一种电机速度跟踪控制方法

说明书

本发明提供一种阿胶制粒电机速度跟踪控制方法，本发明采用无速度传感器非奇异全局快速Terminal滑模控制方法。所属方法包括：阿胶粒质量对电机运行速度控制精度要求高，自身机构和工作环境因素使转速传感器安装不便，设计转速自适应磁链观测器，对系统定子电流、转子磁链进行观测，在不安装转速检测装置下，实现对电机转速的精确测量；设计非奇异全局快速Terminal滑模控制器，实现速度跟踪控制误差在有限时间内收敛至零，电机速度的跟踪控制精度得到提高。相较于其他速度跟踪控制方法，本发明使控制系统响应速度得到提高，速度跟踪误差减小，提高了系统鲁棒性，降低了设备成本。

技术领域

本发明涉及阿胶珠饮片生产设备的控制领域，具体提供一种阿胶制粒电机速度跟踪控制方法。

背景技术

科技部“中医药现代化研究”重点专项2018年申报指南的公布，对于中药饮片生产“智能化”的问题，开始备受关注，阿胶珠炮制工艺逐渐由半自动化向自动化、智能化炮制工艺转变，对阿胶珠品质要求的提高，使对阿胶制粒机制粒品质提出了新要求。阿胶制粒机设备结构复杂、温差较大，不适合速度传感器的安装；相较于传统闭环控制，滑模控制结构简单、鲁棒性和适应性强，且参数整定对模型依赖性小，能够更好的保持电机的稳定运行；然而，传统滑模控制为线性滑模面，这使得跟踪误差的收敛速度过慢，不能在有限时间内收敛为零，将非线性函数引入滑膜面，能够有效提高系统误差收敛的快速性。采用无速度传感器非奇异全局快速Terminal滑模控制方法，在不需要外界速度传感器下，能够有效提高阿胶制粒机电机控制系统动态响应速度，减小速度跟踪误差。

发明内容

本发明的目的是提出一种阿胶制粒电机速度跟踪控制方法，主要解决阿胶制粒机跟踪误差大、控制系统响应速度慢的问题。本发明采用无速度传感器非奇异全局快速Terminal滑模控制方法，设备在无需速度检测转置的条件下，使电机转速更快的趋于期望值并保持稳定状态，保证控制系统响应速度，使速度跟踪误差减少。其技术内容包括：

针对设备结构及环境因素影响，构建转速自适应磁链观测器，对电机转速进行观测，提高转速检测精度；针对传统电机转速跟踪控制响应速度慢，跟踪误差大的问题，引入滑模控制，设计非奇异全局快速Terminal滑模控制器，对阿胶制粒机电机转速进行控制，提高控制系统响应速度，降低转速跟踪误差。其特征在于：具体实施步骤包括：

步骤一、建立阿胶制粒电机数学模型和机械运动方程，以获取电机转速与电流控制量的数学关系，其过程为：

阿胶制粒电机为异步电动机，其数学模型的状态方程为：

v＝[v_ds v_qs]^T， x＝[i_ds i_qs ψ_dr ψ_qr]^T，m＝1/(σL_s)，λ＝mL_m/L_r， c＝R_r/L_r，上标“·”表示导数，v_ds、i_ds分别为定子电压、电流d轴分量，v_qs、i_qs分别为定子电压、电流q轴分量，ψ_dr、ψ_qr分别为转子磁链d轴分量和q轴分量，R_s、L_s分别为定子电阻、电感，R_r、L_r分别为转子电阻、电感，L_m为定转子互感，ω₁为同步角速度，ω为转子电角速度。

将定子电流作为系统输出，系统输出方程为：

y＝Cx (2)

式中，

考虑摩擦系数对异步电动机的影响，异步电动机的机械运动方程为：