[发明专利]一种带非线性扰动观测器的PMSM最优滑模控制方法

说明书

本发明涉及电机控制技术领域，具体为一种带非线性扰动观测器的PMSM最优滑模控制方法，创建PMSM的数学模型；设计基于非线性扰动观测器的滑模控制器；设计最优滑模控制器；仿真及实验验证；有益效果为：本发明提出的带非线性扰动观测器的PMSM最优滑模控制方法结合最优控制与滑模控制各自的优势，设计最优滑模速度控制器，抑制了超调，提高了系统的启动性能。设计了基于非线性扰动观测器的滑模观测器并对系统进行前馈补偿，有效地抑制了不确定性扰动，提高了调速系统的抗扰性能，利用李雅普诺夫理论证明了系统的稳定性。仿真及实验结果验证了该方法的有效性。

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，具体为一种带非线性扰动观测器的PMSM最优滑模控制方法。

背景技术

永磁同步电机具有体积小、结构简单、转动惯量较小，过载能力强等多方面的优点,现如今已被大量运用于新能源汽车、航空航天、机器人等许多工程领域。

现有技术中，常规的PID调节方式已经远不能满足高性能的控制需求，对于交流永磁同步电机控制系统的研究具有重要的现实意义。随着现代的非线性控制方法的不断发展，许多先进的控制方法已经实现永磁同步电机的良好控制性能。

但是，在调速过程中系统往往存在的不确定性干扰，从而影响系统的稳定性。针对永磁同步电机调速系统存在的不确定性扰动和传统的线性滑模的控制增益较大易存在抖振现象的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带非线性扰动观测器的PMSM最优滑模控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带非线性扰动观测器的PMSM最优滑模控制方法，该方法包括以下步骤：

创建PMSM的数学模型；

设计基于非线性扰动观测器的滑模控制器；

设计最优滑模控制器；

仿真及实验验证。

优选的，以表贴式PMSM为控制对象，假定永磁体无阻尼作用且空间磁场分布为正弦分布，不计涡流与磁滞的损耗的情况下，PMSM在同步旋转dq坐标系下的动态数学模型为

优选的，基于PMSM非线性扰动观测器表述为：

优选的，结合最优控制与滑模控制各自的优势，设计最优滑模速度控制器，可得公式：

令D＝3p²ψ_f/2J，可得到系统的状态空间表达式为：

优选的，通过MATLAB/Simulink搭建系统仿真模型。

一种带非线性扰动观测器的PMSM最优滑模控制系统，该系统由创建模块、滑模控制器、优选模块以及验证模块构成；

创建模块，用于创建PMSM的数学模型；

滑模控制器，用于设计基于非线性扰动观测器的滑模控制器；

优选模块，用于设计最优滑模控制器；

验证模块，用于仿真及实验验证。

优选的，所述创建模块中，以表贴式PMSM为控制对象，假定永磁体无阻尼作用且空间磁场分布为正弦分布，不计涡流与磁滞的损耗的情况下，PMSM在同步旋转dq坐标系下的动态数学模型为

优选的，所述滑模控制器中，基于PMSM非线性扰动观测器表述为：