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申请/专利权人：天津大学

摘要：本发明公开了一种基于改进变增益趋近律的永磁同步电机滑模控制方法，针对基于指数趋近律的传统滑模控制方法中存在的高频抖振严重、收敛速度较慢等不足之处进行了改进。首先，将使用固定增益的指数趋近律优化为使用自适应增益的改进变增益趋近律；然后，构建扩张状态观测器，对系统扰动与转子角速度进行观测；随后，基于改进变增益趋近律与积分滑模面构造永磁同步电机的速度控制器，并将扩张状态观测器的输出值作为速度控制器的补偿；最后，将前述控制器与观测器应用于永磁同步电机矢量控制系统。与传统的永磁同步电机滑模控制方法相比，本发明能够更好地抑制高频抖振现象并且提高响应速度，从而提升永磁同步电机调速系统的响应速度与稳态性能。

主权项：1.一种永磁同步电机速度控制方法，其特征在于，该方法是一种基于改进变增益趋近律的永磁同步电机滑模控制方法，控制算法是在数字信号处理器中完成的，具体步骤如下：步骤一，对绝对位置编码器位置信号进行采样和解算，得到永磁同步电机转子位置机械角度θm、转子位置电角度θe与转子机械角速度ωm；步骤二，利用无接触式霍尔电流传感器采集ABC三相静止坐标系下永磁同步电机的定子三相电流iA、iB和iC，将上述信号经过Clark变换得到αβ两相静止坐标系下的α轴电流iα和β轴电流iβ，然后将iα和iβ通过Park变换得到以永磁转子永磁磁场定向的dq同步旋转坐标系下的直轴电流id和交轴电流iq；步骤三，为了提高控制系统的精度，设计扩张状态观测器，将系统扰动d与步骤一中得到的转子机械角速度ωm作为观测对象，构建扩张状态观测器方程 式中，B为摩擦系数；J为转动惯量；Tem为电磁转矩；为转子机械角速度的观测值；为系统扰动观测值；uo1eω和uo2eω分别为转子机械角速度的观测值和系统扰动观测值的微分的补偿值；为转子机械角速度观测误差；步骤四，基于改进变增益趋近律与积分滑模面设计滑模控制器，将给定转子机械角速度与步骤三中得到的转子机械角速度观测值的差值作为输入值，将步骤三中得到的系统扰动观测值作为补偿，经过滑模控制器输出交轴电流参考值改进变增益趋近律方程具体如下 式中，s为滑模面，即为基于给定转子机械角速度与转子机械角速度观测值的差构成的函数；M1和M2为变增益系数；l1和l2分别为幂次趋近部分|s|asgns与指数趋近部分s的初始增益系数；sgn·为符号函数；tanh·为双曲正切函数；0＜a＜1；b＞0；0＜n＜1；l1＞0；l2＞0；步骤五，将步骤四中滑模控制器输出的交轴电流参考信号与步骤二中采集获得的交轴电流iq作差，将差值输入到具有比例积分调节特性的电流控制器中，得到交轴电压参考信号将直轴电流参考信号设定为0，并与步骤二中采集获得的直轴电流id作差，将差值输入到具有比例积分调节特性的电流控制器中，得到直轴电压参考信号步骤六，通过Park逆变换将步骤五中得到的交轴电压参考信号和直轴电压参考信号通过Park逆变换得到αβ两相静止坐标系下的α轴电压参考信号和β轴电压参考信号步骤七，将α轴电压参考信号和β轴电压参考信号输入到空间矢量脉宽调制SpaceVectorPulseWidthModulation，SVPWM脉冲生成器中，完成脉冲宽度计算，生成SVPWM脉冲，得到逆变器中功率开关器件的控制信号；步骤八，将步骤七中生成的逆变器中功率开关器件的控制信号输入给逆变器中相应的功率开关器件，永磁同步电机获得三相定子电压，从而改变永磁同步电机的运动趋势，由此实现永磁同步电机速度控制。

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