基于卡尔曼滤波器的交流伺服系统自适应滑模控制-论文.pdf

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1、第22卷第8期光学精密工程VoL22NO．82Ol4年8月OpticsandPrecisionEngineeringAug．2014文章编号1004—924X(2014)082088—08基于卡尔曼滤波器的交流伺服系统自适应滑模控制邓永停。，李洪文，王建立，贾建禄(1．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033；2．中国科学院大学，北京100039)摘要：为了减小负载转矩扰动和系统参数摄动对永磁同步电机控制系统的影响，提出了一种基于卡尔曼滤波器的自适应滑模速度控制器。该控制器由自适应律估计参数摄动项，用卡尔曼滤波器估计外部扰动

2、项。设计了含积分作用的滑模面，以保证电机转速的无静差跟踪；采用了指数趋近律，以提高趋近速度并削弱抖振。卡尔曼滤波器估计得到的系统外部扰动前馈补偿至控制器的输出，用于有效降低滑模控制器的不连续切换项造成的系统抖振。实验结果显示：跟踪设定的600r／min转速时，控制器稳态转速精度达到±1r／min。电机在以600r／min稳速运行时，设计的控制器在1．6N·m的外部转矩扰动下的最大转速波动比传统PI控制器的转速波动减小了2％。仿真分析和实验数据表明基于卡尔曼滤波器的自适应滑模控制器对交流伺服控制系统具有较强的抗扰动性、鲁棒性以及良好的稳态性能。关

3、键词：永磁同步电机；交流伺服系统；自适应滑模控制；卡尔曼滤波器；转速控制中图分类号：TM351；TP273．2文献标识码：Adoi：10．3788／OPE．20142208．2088AdaptiveslidingmodecontrolforACservosystembasedonKalmanfilterDENGYong—ting”，LIHong—wen，WANGJian-li，JIAJianlu(1．ChanKchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofScienc

4、es，Changchun130033，China；2．UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100039，China)*C0rresod札gauthor，Emai{：zuan，gJianLi@ciomp．口c．cnAbstract：AnadaptiveslidingmodecontrollerbasedonKalmanfilterwasproposedtoreduceloadtorqueripplesandtheinfluenceofvaryingsystemparametersonthePer

5、manentMagnetSynchronousMotor(PMSM)system．Thevaryingsystemparameterswereevaluatedbytheadaptivelaw，andtheexternaldisturbancewasevaluatedbytheKalmanfilter．Theintegralactioncontainedintheslidingsurfacewasdesignedtoensurethesteadystateerroroftrackingvelocityzero，andtheexponential

6、reachinglawwasemployedtoincreasethereachingspeedandtosuppressthechatteringofslidingmodecontro1．TheexternaldisturbanceobtainedbytheKalmanfilterWasusedforfeed—forwardcompensationforthecontrolleroutput，SOthechatteringcausedbyhighslidingmodegainswasdecreasedeffectively．Experimen

7、talresultsdemonstratethatthespeedfluctuationis±1r／minwhenthemotorreachesthesteadystateof600r／rain．ComparedwiththetraditionalPIcontroller，theproposedcon一收稿日期：2013—09—09：修订日期：201310—17．基金项目：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所三期创新工程资助项目(No．065X32CN60)第8期邓永停，等：基于卡尔曼滤波器的交流伺服系统自适应滑模控制trollerdecre

8、asesthespeedfluctuationby2whenthetorquedisturbanceof1．6N·misaddedatthestead