孫筱菲 于海生 于金鵬 劉旭東
摘要:針對(duì)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(wèn)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(dòng)觀測(cè)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(guò)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(tái)上對(duì)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(dòng)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(lèi)號(hào): TP273+ .3; TM341文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
文章編號(hào): 10069798(2019)01002205; DOI: 10.13306/j.10069798.2019.01.004
6結(jié)束語(yǔ)
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(dòng)觀測(cè)器,實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(guò)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(guò)永磁同步電機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)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(dòng)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(guó)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)模控制[J]. 電氣傳動(dòng), 2013, 43(9): 5255.
[5]山炳強(qiáng), 于海生. 基于負(fù)載觀測(cè)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(dòng), 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(dòng)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(cè)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?dòng)機(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(guó)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(guó)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.