[发明专利]一种磁齿轮复合电机的互补滑模切换控制转速检测方法

摘要

本发明公开了一种磁齿轮复合电机的互补滑模切换控制转速检测方法，该方法主要包括互补滑模切换控制器、磁齿轮复合电机和电压源逆变器、PI控制器位移、编码器组成，通过实际转速和估计转速的误差输入给互补滑模切换控制得到控制量，将得到的控制量通过PI控制器处理后产生控制电流，并将控制电流和输入电压通过电压源逆变器驱动磁齿轮复合电机，再将磁齿轮复合电机输出信号传递给编码器转换得到旋转角速度信号，求导后得到估计转速，重复以上操作，所设计的互补滑模切换控制包含等效控制力和切换控制力，该架构具有在线调整参数能力，对于磁齿轮复合电机驱动系统有着较好的抑制干扰能力，并且能有效提高驱动系统的动态特性。

主权项

1.一种磁齿轮复合电机的互补滑模切换控制转速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：磁齿轮复合电机内转子和外转子的运动方程为：(1)  (2)  式(1)中，T_L为负载转矩、J_m为转动惯量，B_m为黏滞摩擦系数，T₁、T₂和T₃分别为内层气隙单元计算出的电磁转矩、中间层气隙单元计算出的电磁转矩和外层气隙计算出的电磁转矩，J₁为内转子的转动惯量，J₃为外转子和负载的转动惯量，T_L为负载转矩，R₁为内转子的运动阻尼系数，R₃为外转子和负载的运动阻尼系数，ω₁和ω₃分别为内转子和外转子的估计速度；(3)  K_e为电磁转矩系数，为转矩电流；将式(3)代入式(2)可得，(4)  式(4)中，As＝As2Ke；当磁齿轮复合电机驱动系统受到不确定干扰时，则式(4)可以改为：(5)  式(5)中，ΔA，ΔB和ΔC均为驱动系统所引起的不确定量，H为不确定干扰和；定义外转子转速误差为e，(6)  式(6)中，为外转子实际转速命令。目标是外转子估计转速ω₃能紧紧跟随实际转速指令；定义第一个滑动面S为(7)  式(7)中，λ为设计的正常数；(8)  在互补滑模切换控制转速检测方法中，需要设计第二个滑动面SC，称为互补滑模面，定义为：(9)  SC＝e‑λ2∫edt由于第一个滑动面S和第二个滑动面SC设计参数λ相同，因此第一个滑动面S和第二个滑动面SC存在如下关系：(10)  等效控制力ieq和切换控制力iswi分别为：(11)  (12)  (13)  Sat()为饱和函数，φ为边界层宽度，ρ为饱和系数；定义互补滑模切换控制的李雅普诺夫函数Vcom：(14)  则李雅普诺夫函数Vcom的一次微分为：(15)  将式(10)‑(13)代入(14)，得(16)  由式(16)可知，采用互补滑模切换控制可以保证磁齿轮复合电机转速误差收敛到零。