永磁同步电机抗抖振滑模控制算法研究

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1、第46卷第2期电力电子技术Vo1．46，No．22012年2月PowerElectronicsFebruary2012永磁同步电机抗抖振滑模控制算法研究郭健，秦建波，吴益飞(南京理工大学，自动化学院，江苏南京210094)摘要：将永磁同步电机(PMSM)双闭环矢量控制中的电流环调节器与一阶速度模型相结合，得到调速系统二阶模型。在此基础上，设计了基于指数趋近率的滑模控制器，实现系统渐进跟踪，且在一定程度上减小了控制器抖振。利用扩张状态观测器测量系统扰动，对控制量进行补偿，进一步减小了控制器抖振。通过Lya

2、punov稳定性定理证明了闭环控制系统的渐进稳定性，同时仿真和实验均验证了控制器的有效性。关键词：永磁同步电机；滑模控制；扩张状态观测器中图分类号：TM315文献标识码：A文章编号：1000—100X(2012)02—0108—03Sliding-modeControlforChatteringReductioninPMSMControlGUOJian，QINJian—bo，WUYi—fei(UniversityofScienceandTechnology，Nanjing210094，China)Abs

3、tract：esecond-ordermodelofpermanentmagneticsynchronousmotor(PMSM)speedcontrolsystemcanbein-ferredbythecombinationofcurrentlooptransferfunctionforvectorcontrolandthefirst-orderratemode1．Basedonthesecond—ordermodel，anewsliding-modeControllerwithexponential

4、lyreachinglawisproposed．Theasymptotictrackingisgotbythecontrollerandthechatteringisreduced．FurthermoredisturbancequantityCanbemeasuredbytheextendedstateobserver(ESO)．Throughaddingcompensationquantityfordisturbance，thechatteringcanbereducedfurther．Theasym

5、ptoticallystabilityisgotbyLyapunovstabilitytheoryandthebothsimulationandexperimentsresultsshowthevalidityofthecontroller．Keywords：permanentmagneticsynchronousmotor；sliding-modecontrol；extendedstateobserverFoundationProject：SupposedbyNationalNaturalScienc

6、eFoundationofChina(No．61074023)；ScienceandTech·nologySuppoaedFoudofJiangsuProvince(No．BE2009160)1引言2永磁同步电机调速系统二阶模型PMSM被广泛用于电动汽车驱动系统[1]，其调图1示出基于矢量控制的隐极式PMSM双闭速系统多采用双闭环矢量控制策略【21．外环为速环调速系统。控制系统采用电流反馈解耦控制，内度PID控制器，内环为电流控制器。环控制器为PI控制器。PMSM运动方程为：滑模控制属于一种变结构控制策

7、略．与常规60-(npg—鼬一TL)／J(1)控制的区别在于控制系统具有随系统状态变化的式中：为电机极对数；为转子磁链；B为粘滞摩擦系开关特s】。文献【5]提出了一种基于双闭环矢量数；为负载转矩；J为系统转动惯量。控制的PMSM调速系统二阶模型。文献【6]进行了滑模控制的设计，但未考虑滑模控制的抖振问题，控制效果不够理想。针对PMSM调速系统的二阶模型．设计了速度环滑模控制器．同时利用扩张状态观测器对系L——L__1卜—统扰动进行观测．并对滑模控制器进行补偿。仿真∞为电机参考转速；为实际电流值；‘为速度

8、环输出参考电流和实验结果表明，此处设计的速度控制器有更好值；为电流环q轴输出电压量。的抗干扰性。且控制器输出抖振得到有效抑制。图1PMSM双闭环矢量控制原理图由电流环可得：：iq-uq／(k+i／s)，其中kpki基金项目：国家自然科学基金项目(61074023)；江苏省科分别为电流环PI控制器的比例、积分参数。将此技支撑项目(BE20o9160)式代入式(1)可得PMSM调速系统二阶模型为：定稿日期：2011—11—18作者简介：郭健(1