孫筱菲 于海生 于金鵬 劉旭東

摘要：針對負(fù)載轉(zhuǎn)矩未知的永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的控制問題，本文提出了一種改進(jìn)的自適應(yīng)反步滑模位置跟蹤控制方法。根據(jù)反步遞推原理，選取合理的Lyapunov函數(shù)和虛擬控制變量，得到一個(gè)新的負(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)估計(jì)方法。該方法采用負(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)律近似一個(gè)非線性的降階擾動觀測器，使負(fù)載轉(zhuǎn)矩估計(jì)值能夠快速準(zhǔn)確地收斂到期望值。通過將自適應(yīng)反步法與自適應(yīng)滑?？刂平Y(jié)合，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾性能，采用的自適應(yīng)滑模趨近律很好地削弱了系統(tǒng)抖振。利用Lyapunov穩(wěn)定性定理，證明了系統(tǒng)的全局漸近穩(wěn)定性，最后在LINKSRT實(shí)驗(yàn)平臺上對本文提出的控制方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法很好地實(shí)現(xiàn)了永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)的快速漸近位置跟蹤控制，具有良好的抗負(fù)載擾動性能，控制方案有效實(shí)用。

關(guān)鍵詞：永磁同步電機(jī); 自適應(yīng)反步; 滑模; 位置跟蹤控制

中圖分類號： TP273+ .3; TM341文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

文章編號： 10069798（2019）01002205; DOI： 10.13306/j.10069798.2019.01.004

6結(jié)束語

本文采用一種改進(jìn)的自適應(yīng)反步滑模方法實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)系統(tǒng)的位置跟蹤控制，提出負(fù)載轉(zhuǎn)矩自適應(yīng)律近似為一個(gè)非線性的降階擾動觀測器，實(shí)現(xiàn)了對外部負(fù)載的準(zhǔn)確快速的在線估計(jì)，且其準(zhǔn)確性不易受到電機(jī)參數(shù)和外部環(huán)境的影響。通過將自適應(yīng)反步法與自適應(yīng)滑?？刂品椒ㄏ嘟Y(jié)合，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾性，削弱了系統(tǒng)抖振，獲得良好的控制效果，最后通過永磁同步電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺對提出的控制方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了良好的位置跟蹤控制，具有很好的抗負(fù)載擾動能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐任遠(yuǎn). 現(xiàn)代永磁電機(jī)[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2005.

[2]于海生， 趙克友， 郭雷， 等. 基于端口受控哈密頓方法的PMSM最大轉(zhuǎn)矩/電流控制[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)， 2006， 26（8）： 8287.

[3]汪海波， 周波， 方斯琛. 永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的滑?？刂芠J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào)， 2009，24（9）： 7177.

[4]王禮鵬， 劉秀翀， 褚恩輝. 基于參數(shù)變化估計(jì)的PMSM自抗擾內(nèi)?？刂芠J]. 電氣傳動， 2013， 43（9）： 5255.

[5]山炳強(qiáng)， 于海生. 基于負(fù)載觀測器的永磁同步電機(jī)反步法控制[J]. 電機(jī)與控制應(yīng)用， 2006， 33（7）： 3336.

[6]陳子印， 林喆， 康建兵， 等. 基于濾波反步法的三相永磁同步電機(jī)伺服控制[J]. 控制理論與應(yīng)用， 2017， 34（4）： 515524.

[7]王艷， 于海生. 永磁同步電機(jī)反步法與最大輸出功率協(xié)調(diào)控制[J]. 電氣傳動， 2017， 47（10）： 1217.

[8]劉棟良， 王家軍， 崔麗麗. 永磁同步電機(jī)參數(shù)自適應(yīng)調(diào)速控制[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào)， 2011， 26（8）： 159165.

[9]胡建輝， 鄒繼斌. 具有不確定參數(shù)永磁同步電動機(jī)的自適應(yīng)反步控制[J]. 控制與決策， 2006， 21（11）： 12641269.

[10]Karabacak M， Eskikurt H I. Design， modelling and simulation of a new nonlinear and full adaptive backstepping speed tracking controller for uncertain PMSM[J]. Applied Mathematical Modelling， 2012， 36 （11）： 51995213.

[11]Zhou J G， Wang Y.Realtime nonlinear adaptive backstepping speed control for a PM synchronous motor[J]. Control Engineering Practice， 2005， 13（10）： 12591269.

[12]Butt S， Aschemann H. Adaptive backstepping control for an engine cooling system with guaranteed parameter convergence under mismatched parameter uncertainties[J]. Control Engineering Practice， 2017， 64： 195204.

[13]Liu T H， Pu H T， Lin C K. Implementation of an adaptive position control system of a permanent magnet synchronous motor and its application[J]. IET Electric Power Applications， 2010， 4（2）： 121130.

[14]張虎， 朱曉虹， 孫明山. 帶有負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測器的PMSM自適應(yīng)反步控制[J]. 電機(jī)與控制應(yīng)用， 2016， 43（4）： 1721.

[15]方斯琛， 周波， 黃佳佳， 等. 滑?？刂朴来磐诫妱訖C(jī)調(diào)速系統(tǒng)[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào)， 2008， 23（8）： 2935.

[16]胡強(qiáng)暉， 胡勤豐. 全局滑?？刂圃谟来磐诫姍C(jī)位置伺服中的應(yīng)用[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)， 2011， 31（8）： 6166.

[17]付培華， 陳振， 叢炳龍， 等. 基于反步自適應(yīng)滑?？刂频挠来磐诫姍C(jī)位置伺服系統(tǒng)[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào)， 2013， 28（9）： 288293.

[18]Liu B， Zhao Y， Hu H Z. Structurevariable sliding mode control of interior permanent magnet synchronous motor in electric vehicles with improved fluxweakening method[J]. Advances in Mechanical Engineering， 2018， 10（1）： 112.

[19]李政， 胡廣大， 崔家瑞， 等. 永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的積分型滑模變結(jié)構(gòu)控制[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)， 2014， 34（3）： 431437.

[20]盧濤， 于海生， 山炳強(qiáng)， 等. 永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)的自適應(yīng)滑模最大轉(zhuǎn)矩/電流控制[J]. . 控制理論與應(yīng)用， 2015， 32（2）： 251255.

[21]Yu H S， Yu J P， Liu X D， et al. Porthamiltonian system modeling and position tracking control of PMSM based on maximum output power principle[J]. ICIC Express Letters， 2012， 6 （2）： 437442.

[22]Zhou J， Wen C Y. Adaptive backstepping control of uncertain systems[M].Heidelberg： Springer Berlin Heidelberg， 2008.