氢燃料电池空气泵用PMSM预定义时空ST-SMO设计

摘要

氢燃料电池空气泵用高速永磁同步电机无位置传感器，难以在极短时间内获取电机转子位置和速度的准确信息，为此，本文提出一种基于障碍函数的预定义时空超螺旋滑模观测器设计方案.利用空间分割策略，将系统状态空间划分为障碍函数区与快速到达区.在快速到达区，设计预定义时空趋近律加速误差收敛；在障碍函数区，提出一种新型障碍函数以抑制抖振.基于所提出的预定义时空趋近律与超螺旋滑模算法，构建电流观测器，并通过Lyapunov稳定性理论，证明电流观测误差在预定义时间T内到达原点的预定义ε邻域内.仿真结果表明，在目标转速为1000 r·min^-1时，所提观测器可将转子位置观测误差在预定义时间内实现收敛，并且通过不同工况下的仿真，验证其具有较强的鲁棒性，与传统滑模观测器和传统超螺旋滑模观测器相比，本文提出的观测器误差精度分别提升73.33%和70.91%.

关键词

永磁同步电机 / 无传感器控制 / 预定义时空趋近律 / 超螺旋滑模观测器 / 障碍函数

基金资助

国家自然科学基金资助项目（62473238,52377109,62073200）; 山东省泰山学者项目（TSQN202306191,TSQN202306181）; 山东省自然科学基金资助项目（ZR2024ME115）; 山东省研究生优质教育教学资源项目（SDJKC2024014）