交流永磁伺服系统的分数阶滑模控制研究.pdf

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1、·1O·工业仪表与自动化装置2015年第3期交流永磁伺服系统的分数阶滑模控制研究柴华伟，张锁荣，周江明，范真，李志刚(1．江苏理工学院，江苏常州213001；2．南京理工大学，南京210094)摘要：某型火箭炮交流永磁伺服系统的转动惯量、系统的模型参数以及外部干扰等，在火箭炮发射过程控制中是时变的，因此导致数学模型参数严重不确定，是一个典型的非线性、时变不确定系统。如何确保系统在如此恶劣的工况，依然拥有良好的性能，即具备较强的鲁棒性是控制领域的一大难题。现代控制理论中的滑模控制具有实现简单、鲁棒性强的

2、优势，已经得到了广泛应用。但是对于抖振仍无能为力，该文将一种分数阶滑模控制策略应用到系统控制中，利用分数阶系统随时间缓慢衰减的特性减小抖振。实验结果表明，与常规PID控制器相比，该控制器可削减抖振，减小误差，同时具有较强的鲁棒性。关键词：伺服系统；分数阶；滑模控制中图分类号：TP271．72文献标志码：A文章编号：1000—0682(2015)03—0010—03FractionalorderslidingmodecontrolresearchofACpermanentmagneticservosys

3、temCHAIHuawei，ZHANGSuorong，ZHOUJiangming，FANZhen，LIZhigang~(1．JiangsuUniversityofTechnology，JiangsuChangzhou213001，China；2．NanfingofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)Abstract：Rotationinertia，modelparametersandouterdisturbanceofanACPMSMsystemareco

4、n—tinuouslyvaryingduringlaunching，thusitsmathematicalmodelisseriouslyuncertain，anditisatypicalnonlinear，timevaryingsystem．Howtoguaranteethesystempossessgoodperformancesundersuchabadcircumstanceisabigproblemforcontrolfield．Slidingmodecontrol(SMC)ofmodemc

5、ontroltheoryhassimplerealizationandstrongrobustness，andiswidelyused．Butitisuselesstochattering．Basedonsuchabackground，afractionalorderSMCisutilizedtosystemcontrol，whichusescharacterofslowde—scendingversustimeoffractionalordersystem．Experimentalresultssh

6、owthatcomparedwithPIDcon—trol，thiscontrollercandecreasechatteringanderror，andhasstrongrobustness．Keywords：servosystem；fractionalorder；SMC空间的迟滞现象，从而引起控制精度的降低。基于0引言此，利用分数阶系统随时间缓慢衰减的特性削弱抖滑模控制在不确定系统控制方面具有很大优动，针对系统静差，引入分数阶微积分理论，提出了势，易于实现且鲁棒性强，在工业控制、武器伺服分数阶滑模

7、控制方法。。实验结果表明，系统具控制以及其他领域均有极其广泛的应用。但其缺点有较好的控制效果和鲁棒性。是系统存在抖动，主要是由于理想滑模控制的输出1PMSM系统动力学模型是高频正负切换值，而实际的执行机构存在时间和为了便于分析研究，假设㈧：1)忽略谐波，设三收稿日期：2014—11—11相绕组对称，空问互差120。电角度；2)忽略磁路饱基金项目：江苏省科技项目(BY2013025—2)支持和；3)忽略铁心损耗；4)不考虑频率变化、温度变化作者简介：柴华伟(1981)，2008年博士毕业于南京理工大学，

8、主要研究方向为伺服系统的设计与智能控制研究。对绕组电阻的影响。2015年第3期工业仪表与自动化装置可得：控制律的设计必须保证控制系统能够在任一初始状态到达滑动模态。u=Rst+qtofd选择Lyapunov函数：／td=R+Ad一Ag=(1o)A=(1)对式(10)求导：入d：L+L“I茸=s；=s[(一ae++6)+mD一e]=nptors[mD一e—ake+kp(+6)](11)其中：：，“为d，g坐标下的定子电压；，为定所以，令子电流；Ad，A为定