基于分数阶滑模的多电机同步控制研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文基于分数阶滑模的多电机同步控制研究作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：姜志斌李鸿儒教授东北大学信息科学与工程学院硕士学科类别：工学控制理论与控制工程2014年6月论文答辩日期：2014年6月2014年7月答辩委员会主席：关守平教授贾明兴张炳义东北大学2014年5月万方数据AThesisinControlTheoryandControlEngineeringResearchonMulti--motorSynchronousCont

2、rolBasedonFractionalOrderSlidingModeControlByJiangZhibinSupervisor：ProfessorLiHongruNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作

3、者签名：妻志斌．、1日期：2c?l,．f-．6．2D学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年i学位论文作者签名：墨忘战签字日期：2D14．b．20导师躲4川年签字日期：矶7牛-f‘叩万方数据东北大学硕士学位论文摘要基于分数阶滑模的多

4、电机同步控制研究摘要多电机同步控制是运动控制领域的研究热点之一，广泛应用于纺织、造纸、印刷、冶金、轧钢、机床加工等生产制造过程。由于多电机同步控制系统是一个高阶、时变、多变量、强耦合、非线性的复杂系统，控制性能越来越难以满足实际应用中不断提高的系统需求。为了提高多电机同步控制系统的动静态性能，多电机同步控制策略和同步控制方法的研究具有重要的理论意义和实用价值。针对多电机偏差耦合控制策略考虑误差信息量不足问题，设计了一种基于跟踪误差的最大最小及平均值的偏差耦合控制策略。建立了比整数阶更精确的分数阶永磁同步电动

5、机(PMSM)数学模型。提出了分数二阶非奇异终端滑模控制算法。为了进一步改善多电机同步控制系统性能和增强抗干扰能力，提出了自抗扰控制技术与分数阶滑模控制相结合的复合控制策略，同时设计了基于干扰观测器或扩张状态观测器的分数阶滑模控制方案。本文主要研究内容如下：通过深入分析多电机非交叉耦合控制策略、交叉耦合控制策略及其各种改进型的优缺点，提出了一种基于跟踪误差的最大最小及平均值的改进型偏差耦合控制策略。仿真结果表明该控制策略能改善系统的动静态性能和提高鲁棒性。利用分数阶微积分理论建立了PMSM的分数阶数学模型，

6、然后把分数阶微积分理论引入滑模变结构控制中，提出了分数二阶非奇异终端滑模控制方法，并根据分数阶李雅普诺夫稳定性理论证明了控制律的稳定性。对基于分数阶滑模的多电机位置同步控制进行了仿真实验，结果表明该方法能有效控制多电机实现位置同步。考虑到滑模控制易在平衡点附近产生抖振现象与自抗扰控制技术具有结构简单、不依赖对象模型、强鲁棒性等特点，采用自抗扰控制技术和分数阶滑模控制算法的分段控制策略，当系统状态远离平衡点时，采用滑模控制；当系统状态运动到平衡点附近时，采用自抗扰控制。同时，提出了一种用滑模控制代替自抗扰控制

7、中非线性状态误差反馈环节的复合控制策略。仿真分析验证了两种控制策略的正确性和有效性。利用干扰观测器或扩张状态观测器来估计和补偿系统的总扰动，并采用分数二阶非奇异终端滑模控制器来解决多台PMSM位置同步问题。根据超扭曲算法设计了一种非线性干扰观测器，并证明了该观测器及基于观测器的分数阶控制律的稳定性。针对扩张万方数据东北大学硕士学位论文摘要状态观测器难以抑制量测噪声的缺点，设计了带有微分器的新型扩张状态观测器。仿真结果表明，基于干扰观测器或扩张状态观测器的分数阶滑模控制具有良好的动静态性能和强鲁棒性。关键词：

8、多电机同步控制；分数阶滑模控制；自抗扰控制；非线性干扰观测器；扩张状态观测器-III——万方数据东北大学硕士学位论文AbstractSlidingModeControlAbstractMulti-motorsynchronouscontrolhasalwaysbeenoneoftheresearchhotspotsinthefieldofmotioncontr01．Itiswidelyappliedinmanuf