引入扰动补偿的PMSM新型非奇异终端滑模控制
发布时间：2022-01-05 14:06
提出了一种基于新型自适应幂指数趋近律的新型非奇异终端滑模（NNTSM）控制策略,该控制律结合冪次趋近律和指数趋近律的特点,并引入新型自适应系数,有效抑制了滑模的固有抖振现象,提高了趋近速度。同时为改善滑模变结构控制（SMC）在负载扰动情况下动态性能不佳问题,设计了滑模转矩观测器（SMTO）,实时观测负载转矩,并进行前馈补偿。理论分析与仿真及实验结果表明,所提方法能有效提高系统的静、动态特性与鲁棒性。
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(08)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图２两种控制性能对比??Ｆｉｇ．?２?Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ?ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｔｗｏ?ｃｏｎｔｒｏｌ??３?ＮＮＴＳＭ速度控制器??
相对较大，则ｉ）（ｓ）趋近于ａ，此时按变??幂次－［ｓＡＤ⑴］Ｈ°ｓｉｇｎ⑴和变指数－（ｆｃ＋ｃ丨丨；ｃ丨｜山??两种速率趋向滑模面，增大了趋近速度。当接近??滑模面时，变幂次项起到主要作用，变指数项趋??近速率趋近于零，而滑模控制律的作用让状态变??量；《２进入滑模面并向原点运动，则Ｚ）（ｓ）不断??增大趋近于１，此过程使－［ｅ／Ｚ）（ｓ）］?｜ｓ?｜°ｓｉｇｎ（ｓ）项不??断减小，最终稳定于原点，抖振现象得到抑制，解??决了传统指数趋近律自身缺点。两种趋近律相轨??迹对比如图１所示。??图１两种趋近律相轨迹对比??Ｆｉｇ．?１?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｐｈａｓｅ?ｔｒａｊｅｃｔｏｒｉｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｗｏ?ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ??２．２?ＮＮＴＳＭ控制稳定性分析??非奇异终端滑模面如式（４）所示：??ｓ＝ｘｉ＋ｘ＾ｌｑ／＾?（４）??式中：均为大于零的常数，且??滑模控制器设计为：??ｕ＝－ｂ－＇（ｘ）｛ｆ（ｘ）＋Ｐ（ｑ／ｐ）ｘ２２＇ｐ，ｌ，＋［ｅ＼ｓ＼ａ／Ｄ（ｓ）?＋??ｒｊ］ｓｉｇｎ（ｓ）＋（ｋ＋ｃ?｜｜?Ｘ?｜｜?，）？｝?（５）??为验证ＮＮＴＳＭ控制的稳定性问题，选取李雅??普诺夫函数以幻＝ｓ２／２，根据式（１），（４），（５）可得：??Ｖ＝ｓｓ＝ｓ｛＼ｉｐ）｛ｐｌｑ）ｘｉｌｉ￣ｉ｛ｇ（ｘ）－｛ｋ＋ｃ?｜｜?ｊｃ?｜｜?〇－??［ｓ?｜?十／Ｄ?⑴＋７７］ｓｉｇｎ（ｓ）｝矣??（ｌ／＾）（ｐ／ｑ?｜ｓ?｜?Ｗｌ／Ｚ）（ｓ?）－??（ｋ＋ｃ?｜｜?ｘ?｜｜?（６）??由李雅普诺夫稳定性理论可知，满足滑模到??达条件，即切换面以外的相轨迹将于有限时间内??到达切换面。??２．
ＭＴＯ。根据??式（９）所示ＰＭＳＭ转矩方程与式（１１）所示的运动??方程，构建ＰＭＳＭ状态方程为：??ｗ＝３ｎｐ＾ｑ／（２Ｊ）－Ｔｌ￡／Ｊ，?ＴＬ＝０?（１６）??由于控制器的开关频率较高，在控制周期内??可认为负载转矩为一恒定值，即１＝０。在式（１６）基??础上，建立ＳＭＴＯ为：??＾＝３ｎｐ＾，ｉＪ（２Ｊ）－ｔｊＪ＋Ｕ，?Ｔ＾ｇＵ?（１７）??式中：ｉ／＝ＳＳｉｇｎ（ｃ５－ｗ），Ｂ为滑模增益，为电角速度估计值；??ｇ为反馈增益；为负载转矩估计值。??ＳＭＴＯ的原理框图如图３所示。将式（１７），??（１６）相减得扰动观测误差方程为：??ｅｉ＝－ｎ＾－ＪＪ＋Ｕ，?ｅ２＝ｇＵ?（１８）??式中：《２为负载转矩估计误差，ｅ２＝ｆＹ－ｒＶ；ｅ，为速度估计误??差，ｅＦｏｉ－ｗ，并将其作为滑模切换面，即??图３?ＳＭＴＯ原理图??Ｆｉｇ．?３?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＳＭＴＯ??４．２?ＳＭＴＯ的参数选择??由滑模控制理论可知，广义滑模到达条件为??ｓｓ矣０，由此可知：??ｓｓ＝ｅｉｅ１＝ｅ１［Ｂｓｉｇｎ（ｅＩ）－ｐｅ２／／Ｉ＾〇?（１９）??根据Ｂ的选取范围设计滑模增益自适应律如??式（２０）所示，其中／多１。??Ｂ＝－Ｉ＼ｐｅ２／Ｊ＼?（２０）??当ＳＭＴＯ进入滑动模态时，满足ｓ＝ｓ＿＝０，即电??角速度误差ｅ，＝ｅｉ＝０，根据式（１８）可得：??－ｇｐ／Ｊ＞〇?（２１）??式中均大于零，因此可确定反馈增益选取范围为ｇ＜〇。??将负载转矩观测器的输出前馈至电流调节器??的输入，作为系统扰动的补偿控制输入ｉ／，并结??合式（１５），得到电流给定为：??ｉ，＊＝
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁同步电动机新型自适应滑模控制[J]. 钱荣荣,骆敏舟,赵江海,叶晓东. 控制理论与应用. 2013(11)
本文编号：3570488
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(08)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图２两种控制性能对比??Ｆｉｇ．?２?Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ?ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｔｗｏ?ｃｏｎｔｒｏｌ??３?ＮＮＴＳＭ速度控制器??
相对较大，则ｉ）（ｓ）趋近于ａ，此时按变??幂次－［ｓＡＤ⑴］Ｈ°ｓｉｇｎ⑴和变指数－（ｆｃ＋ｃ丨丨；ｃ丨｜山??两种速率趋向滑模面，增大了趋近速度。当接近??滑模面时，变幂次项起到主要作用，变指数项趋??近速率趋近于零，而滑模控制律的作用让状态变??量；《２进入滑模面并向原点运动，则Ｚ）（ｓ）不断??增大趋近于１，此过程使－［ｅ／Ｚ）（ｓ）］?｜ｓ?｜°ｓｉｇｎ（ｓ）项不??断减小，最终稳定于原点，抖振现象得到抑制，解??决了传统指数趋近律自身缺点。两种趋近律相轨??迹对比如图１所示。??图１两种趋近律相轨迹对比??Ｆｉｇ．?１?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｐｈａｓｅ?ｔｒａｊｅｃｔｏｒｉｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｔｗｏ?ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ??２．２?ＮＮＴＳＭ控制稳定性分析??非奇异终端滑模面如式（４）所示：??ｓ＝ｘｉ＋ｘ＾ｌｑ／＾?（４）??式中：均为大于零的常数，且??滑模控制器设计为：??ｕ＝－ｂ－＇（ｘ）｛ｆ（ｘ）＋Ｐ（ｑ／ｐ）ｘ２２＇ｐ，ｌ，＋［ｅ＼ｓ＼ａ／Ｄ（ｓ）?＋??ｒｊ］ｓｉｇｎ（ｓ）＋（ｋ＋ｃ?｜｜?Ｘ?｜｜?，）？｝?（５）??为验证ＮＮＴＳＭ控制的稳定性问题，选取李雅??普诺夫函数以幻＝ｓ２／２，根据式（１），（４），（５）可得：??Ｖ＝ｓｓ＝ｓ｛＼ｉｐ）｛ｐｌｑ）ｘｉｌｉ￣ｉ｛ｇ（ｘ）－｛ｋ＋ｃ?｜｜?ｊｃ?｜｜?〇－??［ｓ?｜?十／Ｄ?⑴＋７７］ｓｉｇｎ（ｓ）｝矣??（ｌ／＾）（ｐ／ｑ?｜ｓ?｜?Ｗｌ／Ｚ）（ｓ?）－??（ｋ＋ｃ?｜｜?ｘ?｜｜?（６）??由李雅普诺夫稳定性理论可知，满足滑模到??达条件，即切换面以外的相轨迹将于有限时间内??到达切换面。??２．
ＭＴＯ。根据??式（９）所示ＰＭＳＭ转矩方程与式（１１）所示的运动??方程，构建ＰＭＳＭ状态方程为：??ｗ＝３ｎｐ＾ｑ／（２Ｊ）－Ｔｌ￡／Ｊ，?ＴＬ＝０?（１６）??由于控制器的开关频率较高，在控制周期内??可认为负载转矩为一恒定值，即１＝０。在式（１６）基??础上，建立ＳＭＴＯ为：??＾＝３ｎｐ＾，ｉＪ（２Ｊ）－ｔｊＪ＋Ｕ，?Ｔ＾ｇＵ?（１７）??式中：ｉ／＝ＳＳｉｇｎ（ｃ５－ｗ），Ｂ为滑模增益，为电角速度估计值；??ｇ为反馈增益；为负载转矩估计值。??ＳＭＴＯ的原理框图如图３所示。将式（１７），??（１６）相减得扰动观测误差方程为：??ｅｉ＝－ｎ＾－ＪＪ＋Ｕ，?ｅ２＝ｇＵ?（１８）??式中：《２为负载转矩估计误差，ｅ２＝ｆＹ－ｒＶ；ｅ，为速度估计误??差，ｅＦｏｉ－ｗ，并将其作为滑模切换面，即??图３?ＳＭＴＯ原理图??Ｆｉｇ．?３?Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＳＭＴＯ??４．２?ＳＭＴＯ的参数选择??由滑模控制理论可知，广义滑模到达条件为??ｓｓ矣０，由此可知：??ｓｓ＝ｅｉｅ１＝ｅ１［Ｂｓｉｇｎ（ｅＩ）－ｐｅ２／／Ｉ＾〇?（１９）??根据Ｂ的选取范围设计滑模增益自适应律如??式（２０）所示，其中／多１。??Ｂ＝－Ｉ＼ｐｅ２／Ｊ＼?（２０）??当ＳＭＴＯ进入滑动模态时，满足ｓ＝ｓ＿＝０，即电??角速度误差ｅ，＝ｅｉ＝０，根据式（１８）可得：??－ｇｐ／Ｊ＞〇?（２１）??式中均大于零，因此可确定反馈增益选取范围为ｇ＜〇。??将负载转矩观测器的输出前馈至电流调节器??的输入，作为系统扰动的补偿控制输入ｉ／，并结??合式（１５），得到电流给定为：??ｉ，＊＝
【参考文献】：
期刊论文
[1]永磁同步电动机新型自适应滑模控制[J]. 钱荣荣,骆敏舟,赵江海,叶晓东. 控制理论与应用. 2013(11)
本文编号：3570488
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