面向永磁同步电机负载转矩观测的自抗扰改进滑模控制

摘要

针对传统永磁同步电机滑模控制中存在的滑模抖振大及响应速度慢的问题，设计了一种新型趋近律，在传统指数趋近律的基础上加入可变比例系数并引入系统状态变量和滑模面的幂次项，减小抖振的同时提高了趋近速率。随后，为了避免引入转速误差的微分项，减小系统高频抖振，采用积分滑模面，设计了永磁同步电机改进滑模速度控制器。针对控制策略中负载扰动波动会导致系统控制精度降低、抖振增大的问题，设计了一种基于新型饱和函数的扩张状态观测器估计负载扰动，并将扰动估计值前馈至改进滑模控制器中，进一步提高了系统的抗扰性能。数值仿真结果表明：所提出的控制策略可显著提高电机动态性能和抗扰性。在电机受负载转矩波动影响时，比PI控制电机超调量减小约23.1%,响应速度提高62.5%,比传统滑模控制电机超调量减小约15.3%,响应速度提高50%。新型滑模趋近律还可以有效降低滑模抖振，与传统滑模控制器相比，采用改进滑模控制器电机抖振降低约50%。

关键词

永磁同步电机 / 滑模控制 / 新型趋近律 / 扩张状态观测器 / 扰动前馈补偿

基金资助

国家自然科学基金资助项目(51977173)