永磁同步電機滑模觀測與控制方法研究.pdf

1、傳統(tǒng)的永磁同步電機控制系統(tǒng)，通過機械傳感器獲得電機的速度與位置的反饋信號進行控制。機械傳感器存在安裝困難、體積變大、干擾影響和可靠性降低等問題。針對這個問題，無速度傳感器控制已經(jīng)成為目前研究熱點。另外，永磁同步電機在工業(yè)領域的應用，期望有高性能的動態(tài)響應和靜態(tài)響應，因此需要研究新型的高性能的控制算法，以提高控制系統(tǒng)控制性能和品質(zhì)。
　　本文在上述目標要求之下，著眼于滑模變結(jié)構控制理論的應用研究，進行了如下幾個方面的討論和研究。

2、r>　　首先，簡述永磁同步電機的基本工作原理，分析了永磁同步電機在不同坐標系下的數(shù)學模型，并且分析了其矢量控制的基本系統(tǒng)結(jié)構和主要功能模塊，為永磁同步電機新型滑模變結(jié)構速度位置觀測器算法和滑模變結(jié)構控制算法提供了研究基礎。
　　其次，針對永磁同步電機滑模觀測器存在的系統(tǒng)抖振、角度偏差、速度計算的擾動問題，提出了兩種新型的滑模觀測器。其一是擴展卡爾曼濾波滑模觀測器。通過引入Sigmoid函數(shù)、擴展卡爾曼濾波器和鎖相環(huán)技術，減弱了系統(tǒng)

3、抖振，解決了低通濾波器帶來的角度偏差和需要補償?shù)膯栴}，鎖相環(huán)提取速度信號成功地削弱速度計算帶來的擾動問題。其二是永磁同步電機擴展狀態(tài)自適應滑模觀測器，思想是把觀測狀態(tài)由原來的電流信號擴展到電流和半反電動勢，并結(jié)合模型參考自適應控制理論，對半反電動勢進行提取以獲取角度信號，通過自適應率算法獲得速度信號，減小系統(tǒng)抖振的同時可以省略低通濾波器，解決角度偏差和速度擾動的問題。
　　再者，非奇異終端滑模控制是在終端滑?？刂频幕A上發(fā)展出來的

4、控制算法，解決了它的奇異問題，但是系統(tǒng)狀態(tài)的收斂速度沒有終端滑?？刂颇敲纯?，并且存在系統(tǒng)抖振的問題。采用偽指數(shù)趨近率以提高系統(tǒng)狀態(tài)的收斂速度，引入擴張觀測器對系統(tǒng)擾動進行觀測來減小系統(tǒng)抖振，提出了基于擴張觀測器的偽指數(shù)趨近率快速非奇異終端滑?？刂扑惴?。將該算法應用到永磁同步電機矢量控制速度環(huán)中，并進行了仿真研究，仿真結(jié)果表明該算法有效且正確。
　　最后，對滑模預測控制進行了研究。結(jié)合多采樣率控制理論，提出了永磁同步電機輸入多采樣率