基于负载观测器的永磁同步电机滑模控制

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1、摘要永磁同步电机由于其有体积小、重量轻、转矩纹波小、转矩控制简单、转速平稳、动态响应快速准确、过载能力强等优点而广泛应用于现代交流调速系统中。但是，永磁同步电机是一个多变量、非线性、强耦合的系统，传统PID控制器容易受电机参数变化和负载扰动等不确定因素的影响，敖在负载波动大，虽对速度、转矩控制精度要求较高的情况下，该方法很难满足控制要求。滑模变结构控制通过滑动模态的设计，可以实现对系统参数变化和负载扰动不敏感，具有鲁棒性好、响应速度快及容易实现等优点。因此将滑模变结构控制应用于永磁同步电机调速系统中，有望实现高品质的控制策略。因此，本文致力于滑模变结构控制在永磁同步电机调速系统

2、中的研究。本文首先在分析永磁同步电机数学模型的基础上，结合矢量控制技术，给出了永磁同步电机在d。q坐标系下的线性解耦状态方程。采用转子位置定向的矢量控制方案，在M胡ab缌lMUL琳K环境下构建了永磁同步电机调速系统的仿真模型。其次通过对滑模变结构控制原理、特性、抖振产生原因及削弱方法的分析，绘出了一种用子永磁同步电机速度控制的常规滑模控制器。并对该控制器的控制效果以及控制器参数对系统性能麴影响傲了仿真分析。然后在常规滑模控制器的基础上提出了一种改进的滑模控制器：基于负载观测器的时变切换增益滑模控制。仿真结果表明改进的滑模控翻器能明显消除静差，并对负载扰动和系统参数的变化有较好的

3、鲁棒性。最麝结合滑模控制和模糊控制各自的优点，设计了基于模糊切换增益自调节的滑模控制器，以用于永磁同步电机的速度控制，并完成7该控制器算法的S函数实现。该控制器利用模糊逻辑对滑模控制的切换增益迸行实时调整，既能充分发挥滑模控制对参数变化和干扰不灵敏的特点，又具有模糊自调节的髓力，从丽达到削弱抖振的是的。仿真结果表明该控制器能有效削弱抖振，对负载扰动和系统参数变化有很强的鲁棒性，取得了期望的控制效果。．关键词：永磁同步电机；滑模变结构控制；负载观测器；抖振；模糊控制；模糊滑模控制‘ABSTRACTPermanentMagnetSynchronousMotor(PMSM)hasth

4、eadvantagesofsmallvolume，lightinweight，smalltorqueripple，simplicityintorquecontrol，steadyrotatespeed，fastdynamicalspeedresponseandstrongoverloadability，SoitiswidelyusedinACspeedregulatingsystem．PMSMisamulti-variable，nonlinearandstrongcouplingsystem，theconventionalPIDcontrolleriseasilysubject

5、edtotheinfluenceofmotorparametervariationand．10addisturbance．SoitisdifficulttOmeetthespeedandtorquecontrolrequirementsofhighaccuracycircumstanceswhen10advariationisbig．Sliding—modevariablestructurecontrolwhichslidingmodecallbedesignedisinsensitivetosystemparameterschaogeandloaddisturbance．An

6、dithastheadvantagesofgoodrobustness，quickresponse，easyrealizationandSOon．Soit'shopefultoachieveacontrolstrategy’ofhighqualitybyapplyingslidingmodecontroi(SMC)tothePMSMspeedcontrolsystem。Thus，thispapermainlyresearchestheapplicationofSMCtoPMSMspeedcontrolsystem。Firstly,basedonthedetailedanalys

7、isonthemathematicalmodelofPMSM，thispapergivesthelineardecouplingstateequationofPMSMinthed-qcoordinatesbycombiningwithVectorControltechnique．ThenthesimulationmodelofPMSMspeedcontrolsystemisbuiltwithMatIa耐S蹦UL琳Kbyusingrotorpositionorientedcontrolsche