【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及永磁同步電機(jī)矢量控制，具體涉及基于擴(kuò)展超螺旋滑模擾動(dòng)觀測(cè)器的無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制。
技術(shù)介紹
1、隨著全球能源局勢(shì)的日趨緊張，雙碳目標(biāo)的進(jìn)一步貫徹落實(shí)，新能源汽車的應(yīng)用開發(fā)已成為汽車產(chǎn)業(yè)積極探索的焦點(diǎn)。永磁同步電機(jī)（pmsm）以其體積小、功率密度高等優(yōu)勢(shì)，在電動(dòng)汽車等高端裝備制造業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，成為電動(dòng)汽車的核心部件。開展高精度、高性能的pmsm控制方法等共性與基礎(chǔ)關(guān)鍵技術(shù)的研究，可為電動(dòng)汽車品質(zhì)提升與發(fā)展提供新思路。
2、pmsm是一個(gè)非線性、多參數(shù)、耦合程度高且易受未知擾動(dòng)的復(fù)雜系統(tǒng)。傳統(tǒng)pi控制容易受到外部擾動(dòng)和內(nèi)部參數(shù)變化的影響，只能滿足一定范圍的控制精度要求。
3、傳統(tǒng)的滑模控制方法雖然對(duì)于未知擾動(dòng)具有一定的魯棒性，但都高度依賴于精確的系統(tǒng)模型。在實(shí)際的運(yùn)行工況中，電機(jī)因參數(shù)攝動(dòng)和外部擾動(dòng)難以實(shí)現(xiàn)高精度建模。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足和缺陷，提供一種永磁同步電機(jī)無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制方法及系統(tǒng)。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、一種永磁同步電機(jī)無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
4、步驟1：建立永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)的新型超局部模型，具體表達(dá)為
5、；
6、式中，為電角速度；為q軸電流；和為待設(shè)計(jì)的系統(tǒng)狀態(tài)增益；為未知部分；
7、步驟2：電流傳感器(5)將檢
8、所述步驟2中的擴(kuò)展超螺旋滑模擾動(dòng)觀測(cè)器模塊(11)設(shè)計(jì)的具體過程為：
9、步驟2.1，定義擴(kuò)展超螺旋滑模擾動(dòng)觀測(cè)器的狀態(tài)誤差為，其中，為電角速度觀測(cè)值；選擇滑模面為；
10、步驟2.2，把未知擾動(dòng)擴(kuò)展為狀態(tài)變量，得到轉(zhuǎn)速環(huán)擴(kuò)展新型超局部模型
11、；
12、式中，為未知擾動(dòng)的變化率；
13、設(shè)計(jì)擴(kuò)展超螺旋滑模擾動(dòng)觀測(cè)器模塊(11)的具體表達(dá)式為
14、；
15、式中，為電角速度觀測(cè)值；為未知部分觀測(cè)值；為的變化率；為觀測(cè)器增益；為滑模控制率；
16、可得觀測(cè)器誤差方程為
17、
18、式中：為未知部分觀測(cè)誤差；
19、步驟2.3，選取滑模趨近律為，其中，為滑模趨近律的系數(shù)；為符號(hào)函數(shù)；設(shè)計(jì)擴(kuò)展超螺旋滑模擾動(dòng)觀測(cè)器的控制律為
20、；
21、其中，、為待設(shè)計(jì)的增益參數(shù)，且、；為擴(kuò)展超螺旋滑模擾動(dòng)觀測(cè)器的時(shí)變擾動(dòng)；
22、步驟2.4，當(dāng)滿足時(shí)，其中，，為足夠大的正常數(shù)；所設(shè)計(jì)的擴(kuò)展超螺旋滑模擾動(dòng)觀測(cè)器模塊(11)收斂，于是得到，即，其中，為積分符號(hào)，為積分變量；
23、步驟3：參考電角速度與電角速度做差、擴(kuò)展超螺旋滑模擾動(dòng)觀測(cè)器模塊(11)輸出的，傳送到無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制器模塊(10)，得到q軸電流參考值；
24、所述步驟3中的無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制器模塊(10)設(shè)計(jì)的具體過程為：
25、步驟3.1，定義控制器的狀態(tài)誤差為；式中，為參考電角速度；選擇控制器的狀態(tài)變量為；
26、步驟3.2，選取二階快速終端滑模面
27、；
28、式中，為二階快速終端滑模面；、為滑模增益，且均為正數(shù)；、為正奇數(shù)且；為的一階導(dǎo)數(shù)；
29、步驟3.3，設(shè)計(jì)無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制器模塊(10)的具體表達(dá)式為
30、
31、式中，為無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制器模塊(10)的控制律；為的等效控制分量，為的切換控制分量；為的二階導(dǎo)數(shù)；為符號(hào)函數(shù)；、為待設(shè)計(jì)的參數(shù)，且、；為積分符號(hào)，為積分變量；
32、步驟3.4，當(dāng)滿足時(shí)，其中，未知部分，為足夠大的常數(shù)，無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制器模塊(10)狀態(tài)誤差將在有限時(shí)間內(nèi)收斂，所設(shè)計(jì)的無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制器穩(wěn)定；
33、步驟4：無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制器模塊(10)輸出的q軸電流參考值傳送至mtpa模塊(12)，得到軸參考電流值；軸參考電流值與park變換(7)輸出的d軸電流做差，傳送至軸電流控制器模塊(9)，得到軸參考電壓值；軸參考電流值與park變換(7)輸出的q軸電流做差，傳送至軸電流控制器模塊(8)，得到軸參考電壓值；將d-q軸參考電壓值、傳送至park逆變換模塊(4)，得到軸參考電壓值、軸參考電流值；將、傳送至svpwm控制模塊(3)，得到的觸發(fā)脈沖傳送至逆變器模塊(2)，輸出三相電壓驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)(1)。
34、一種永磁同步電機(jī)無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制系統(tǒng)，其特征在于，包括擴(kuò)展超螺旋滑模擾動(dòng)觀測(cè)器模塊(11)、轉(zhuǎn)速環(huán)無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制器模塊(10)，其中：
35、擴(kuò)展超螺旋滑模擾動(dòng)觀測(cè)器模塊(11)分別與park變換模塊(7)、位置和速度檢測(cè)模塊(13)、無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制器模塊(10)相連，根據(jù)park變換模塊(7)輸出的軸電流、電角速度觀測(cè)出的觀測(cè)值，并將輸出至轉(zhuǎn)速環(huán)無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制器模塊(10)；
36、轉(zhuǎn)速環(huán)無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制器模塊(10)分別與位置和速度檢測(cè)模塊(13)、擴(kuò)展超螺旋滑模擾動(dòng)觀測(cè)器模塊(11)相連，輸出軸電流參考值；
37、所述一種永磁同步電機(jī)無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制系統(tǒng)采用上述的一種永磁同步電機(jī)無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制方法。
38、進(jìn)一步的，采用mtpa的矢量控制策略，無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制器模塊(10)輸出軸電流參考值；傳送至mtpa模塊(12)，得到軸參考電流值；軸參考電流值與park變換(7)輸出的d軸電流做差，傳送至軸電流控制器模塊(9)，得到軸參考電壓值；軸參考電流值與park變換(7)輸出的q軸電流做差，傳送至軸電流控制器模塊(8)，得到軸參考電壓值；將d-q軸參考電壓值、傳送至park逆變換模塊(4)，得到軸參考電壓值、軸參考電流值；將、傳送至svpwm控制模塊(3)，得到的觸發(fā)脈沖傳送至逆變器模塊(2)，輸出三相電壓驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)(1)。
39、進(jìn)一步的，電流傳感器(5)檢測(cè)到永磁同步電機(jī)電流和；電流和輸入到clark變換模塊(6)得到軸電流、軸電流；位置和速度檢測(cè)模塊(13)檢測(cè)到電位置角；電流、和電位置角傳送至park變換模塊(7)，得到在d軸電流、q軸電流。
40、本專利技術(shù)采用無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制（model-free?super-twisting?fastterminal?sliding?mode?control本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種永磁同步電機(jī)無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.一種永磁同步電機(jī)無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制系統(tǒng)，其特征在于，包括擴(kuò)展超螺旋滑模擾動(dòng)觀測(cè)器模塊(11)、轉(zhuǎn)速環(huán)無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制器模塊(10)，其中：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種永磁同步電機(jī)無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制系統(tǒng)，其特征在于，采用MTPA的矢量控制策略，無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制器模塊(10)輸出軸電流參考值；傳送至MTPA模塊(12)，得到軸參考電流值；軸參考電流值與Park變換(7)輸出的d軸電流做差，傳送至軸電流控制器模塊(9)，得到軸參考電壓值；軸參考電流值與Park變換(7)輸出的q軸電流做差，傳送至軸電流控制器模塊(8)，得到軸參考電壓值；將d-q軸參考電壓值、傳送至Park逆變換模塊(4)，得到軸參考電壓值、軸參考電流值；將、傳送至SVPWM控制模塊(3)，得到的觸發(fā)脈沖傳送至逆變器模塊(2)，輸出三相電壓驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)(1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2-3中任一項(xiàng)所述的一種永磁同步電機(jī)無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制系統(tǒng)，其特征
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種永磁同步電機(jī)無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.一種永磁同步電機(jī)無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制系統(tǒng)，其特征在于，包括擴(kuò)展超螺旋滑模擾動(dòng)觀測(cè)器模塊(11)、轉(zhuǎn)速環(huán)無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制器模塊(10)，其中：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種永磁同步電機(jī)無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制系統(tǒng)，其特征在于，采用mtpa的矢量控制策略，無(wú)模型超螺旋快速終端滑模控制器模塊(10)輸出軸電流參考值；傳送至mtpa模塊(12)，得到軸參考電流值；軸參考電流值與park變換(7)輸出的d軸電流做差，傳送至軸電流控制器模塊(9)，得到軸參考電壓值；軸參考電流值與...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙凱輝，易金武，劉文昌，張昌凡，何靜，童玲，譙夢(mèng)潔，呂玉映，游鑫，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：湖南工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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