伺服電機(jī)速度的分?jǐn)?shù)階滑模容錯(cuò)控制*

秦明皇， 陶 栩， 佃松宜， 郭 斌

1. 四川大學(xué)電氣工程學(xué)院，成都市 610044 2. 四川三聯(lián)新材料有限公司，成都市 610100

0 引 言

永磁同步電機(jī)系統(tǒng)因其高效率、高可靠性、易于維護(hù)等特點(diǎn)[1]而在高精度伺服系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用.近幾十年來(lái)，大量的文獻(xiàn)探討了永磁同步電機(jī)的控制方案，現(xiàn)有的控制方法主要可以分為兩類，一是傳統(tǒng)的線性控制方法，如比例積分微分控制器(PID)[2].該方法具有簡(jiǎn)單、參數(shù)設(shè)置方便，無(wú)需依賴系統(tǒng)模型等優(yōu)點(diǎn)[3].然而，永磁同步電機(jī)是一個(gè)非線性、強(qiáng)耦合和多變量的系統(tǒng)[4]，當(dāng)控制系統(tǒng)受到外部干擾或電機(jī)內(nèi)部參數(shù)變化的影響時(shí)，傳統(tǒng)的比例積分控制方法無(wú)法達(dá)到實(shí)際要求.

二是非線性控制方法，如魯棒控制[5]，自適應(yīng)控制[6-7]，反步控制[8]，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制[9]、模糊控制[10]和滑模控制(SMC)[11-14].在這些非線性控制方法中，滑模控制方法因其對(duì)某些內(nèi)部參數(shù)變化和外部擾動(dòng)的魯棒性而聞名，在系統(tǒng)參數(shù)或模型不確定的情況下也可以保證較好的跟蹤性能，已被廣泛應(yīng)用于永磁同步電機(jī)的速度控制.針對(duì)傳統(tǒng)SMC存在的問(wèn)題，提高其在跟蹤和擾動(dòng)抑制特性方面的性能，并減少抖振，許多方法被提出，包括改進(jìn)滑模面[11]，改進(jìn)趨近律[12-13]，高階SMC和復(fù)合SMC設(shè)計(jì)[14]等.

分?jǐn)?shù)階滑?？刂?FOSMC)[15]利用分?jǐn)?shù)階微積分構(gòu)造其滑動(dòng)面，與傳統(tǒng)的整數(shù)階滑?？刂葡啾?，積分和微分算子的額外自由度可以進(jìn)一步提高控制器的性能，使其具有更快的響應(yīng)速度，更小的跟蹤誤差.作為傳統(tǒng)整數(shù)階微積分到非整數(shù)階的推廣，分?jǐn)?shù)階的特點(diǎn)是衰減舊數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)新數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可以更有判別性地使用，因此分?jǐn)?shù)階控制器更穩(wěn)定或至少與整數(shù)階控制器一樣穩(wěn)定.

到目前為止，已有許多控制器結(jié)合了分?jǐn)?shù)階微積分，最常見(jiàn)的是分?jǐn)?shù)階微積分與經(jīng)典PID控制器的結(jié)合，表示為PIλDμ.由于引入分?jǐn)?shù)階微積分，PIλDμ控制器具備了更多優(yōu)點(diǎn)，吸引了越來(lái)越多的研究人員在其不同的控制器中引入分?jǐn)?shù)階微積分，進(jìn)一步使得更多的分?jǐn)?shù)階的控制器得到了發(fā)展，分?jǐn)?shù)階滑模控制器便是其中之一.分?jǐn)?shù)階控制器已被廣泛證明比傳統(tǒng)的整數(shù)階微積分控制器具有更快的收斂速度和更好的穩(wěn)定性.已廣泛應(yīng)用于復(fù)雜系統(tǒng)，如機(jī)器人、分?jǐn)?shù)階混沌系統(tǒng)等.本文將通過(guò)修改滑模面對(duì)傳統(tǒng)SMC進(jìn)行改進(jìn)，得到一個(gè)FOSMC來(lái)控制PMSM的速度.

永磁同步電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中很容易受到參數(shù)變化、負(fù)載擾動(dòng)和非線性動(dòng)力學(xué)的影響[16]，進(jìn)而導(dǎo)致控制性能的下降，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致故障的發(fā)生.因此，保證電機(jī)的可靠性和安全性，盡量減少電機(jī)故障對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能的影響，需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行容錯(cuò)控制.通常來(lái)講，容錯(cuò)控制方法一般有基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能控制方法和基于解析模型的傳統(tǒng)方法.在實(shí)際情況下，關(guān)于電機(jī)故障的數(shù)據(jù)卻不那么容易獲得，因而基于解析模型的方法通常占據(jù)優(yōu)先地位.從對(duì)故障的處理方式出發(fā)，容錯(cuò)控制還可分為主動(dòng)容錯(cuò)控制和被動(dòng)容錯(cuò)控制[17].被動(dòng)容錯(cuò)控制利用魯棒控制技術(shù)使整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)某些確定的故障具有不敏感性，以達(dá)到系統(tǒng)故障后繼續(xù)工作的目的.盡管滑模控制器對(duì)不確定性或故障具有一定的魯棒性，然而前提是知道不確定性或故障的邊界，通常情況下這種邊界的先驗(yàn)知識(shí)是不被人所知道的，盡管可以通過(guò)增加滑模切換項(xiàng)的增益來(lái)提高魯棒性，但這不可避免地會(huì)增加抖振，降低控制性能，無(wú)法滿足高精度控制需求.更加有效的方式是采用主動(dòng)容錯(cuò)控制方法[18]，通過(guò)觀測(cè)器對(duì)故障或不確定性進(jìn)行估計(jì)，并將故障估計(jì)值反饋給控制器從而進(jìn)行補(bǔ)償.在文獻(xiàn)[11]和[19]中，滑模觀測(cè)器(SMO)和擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(ESO)分別被用于估計(jì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，取得了有效的估計(jì)效果.在文獻(xiàn)[20]中，SMO用于實(shí)時(shí)檢測(cè)擾動(dòng)量.相比于SMO和ESO，擾動(dòng)觀測(cè)器(DO)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)施而得到了廣泛應(yīng)用，在文獻(xiàn)[21]中，DO被用于自適應(yīng)控制器中補(bǔ)償參數(shù)不確定性和輸入飽和.在文獻(xiàn)[22]和[23]中，為了提高電機(jī)速度控制的精度，DO為滑?？刂破魈峁┭a(bǔ)償項(xiàng).在文獻(xiàn)[24]中，非線性擾動(dòng)觀測(cè)器(NDO)用于補(bǔ)償集總擾動(dòng).盡管擾動(dòng)觀測(cè)器已在許多場(chǎng)景得到了應(yīng)用，但如何選擇觀測(cè)器增益仍然是一個(gè)值得研究的問(wèn)題.傳統(tǒng)NDO的增益通常為常數(shù)，不能根據(jù)實(shí)際情況做出改變，因而導(dǎo)致其收斂速度較慢.針對(duì)上述問(wèn)題，本文將對(duì)傳統(tǒng)的NDO增益進(jìn)行改進(jìn)，采用變?cè)鲆娴姆绞绞怪邆涓斓氖諗克俣?，從而及時(shí)對(duì)故障和不確定性進(jìn)行有效補(bǔ)償.

綜上所述，本文將設(shè)計(jì)一種基于分?jǐn)?shù)階積分滑模和非線性擾動(dòng)觀測(cè)器的伺服電機(jī)容錯(cuò)控制方案，通過(guò)分析建立了電機(jī)故障模型，在此基礎(chǔ)上討論了電機(jī)容錯(cuò)控制方案，采用滑?？刂铺岣吡讼到y(tǒng)的魯棒性，并利用分?jǐn)?shù)階理論對(duì)傳統(tǒng)滑?？刂七M(jìn)行改進(jìn)，使之具備更快的響應(yīng)速度，更小的穩(wěn)態(tài)誤差.為了對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行有效補(bǔ)償，采用NDO對(duì)故障進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)，并對(duì)觀測(cè)器增益進(jìn)行改進(jìn)，使之對(duì)故障的觀測(cè)速度更快，便于實(shí)時(shí)補(bǔ)償，提高伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制性能，保證伺服系統(tǒng)的安全性和可靠性.

1 永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型

1.1 理想模型

本文以表貼式永磁同步電機(jī)為控制對(duì)象，選擇同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d-q下的數(shù)學(xué)模型.在理想情況下，永磁同步電機(jī)的定子電壓的通用數(shù)學(xué)模型可表達(dá)為[25]：

(1)

定子磁鏈方程為：

(2)

式中，ψd和ψq分別為磁鏈在d軸和q軸分量；ud，uq和id，iq分別為d軸和q軸的電壓和電流，R為定子電阻；np為極對(duì)數(shù)；ω為電機(jī)機(jī)械角速度；Lq和Ld分別為d軸和q軸的電感，對(duì)于表貼式永磁同步電機(jī)來(lái)說(shuō)，Ld=Lq=Ls；ψ為永磁體磁鏈.

將式(2)代入式(1)可得定子電壓方程為

(3)

進(jìn)一步可寫(xiě)為：

(4)

電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩方程為

(5)

式中Te為電磁力矩.

電機(jī)機(jī)械角速度方程為

(6)

式中，TL為負(fù)載扭矩，J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg·m2)；bm為阻尼系數(shù)(Nm·s/rad).

將式(5)代入，最終可得到

(7)

1.2 電機(jī)故障數(shù)學(xué)模型

在電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于各種因素的影響，電機(jī)的電氣和機(jī)械參數(shù)會(huì)隨著操作條件的變化而變化，載荷轉(zhuǎn)矩同樣會(huì)隨著實(shí)際操作而變化.這種變化會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)不確定性甚至故障的發(fā)生.為了減少這種不確定性或者故障的影響，需要對(duì)電機(jī)模型進(jìn)行進(jìn)一步分析.

本文暫時(shí)只考慮故障或不確定性發(fā)生在式(7)中.在電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中.由于電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作使得電機(jī)溫度變化進(jìn)而導(dǎo)致電阻發(fā)生改變，或由于環(huán)境磁場(chǎng)的變化使得永磁體受到影響，或溫濕度變化導(dǎo)致摩擦系數(shù)變化，同時(shí)電機(jī)負(fù)載也為不確定項(xiàng)，將這些可能導(dǎo)致故障發(fā)生的因素考慮為一個(gè)整體附加項(xiàng)，因而電機(jī)模型可重寫(xiě)為

(8)

其中Fω為故障或不確定性項(xiàng)，其表達(dá)式為

(9)

Δρi(i=1,2)為不確定性變化項(xiàng).

2 控制方案設(shè)計(jì)

圖1 永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖Fig.1 The overall structure diagram of the permanent magnet synchronous motor control system

2.1 分?jǐn)?shù)階滑?？刂破?/h3>

假設(shè)期望的電機(jī)機(jī)械角速度為ω*，定義跟蹤控制誤差為

eω=ω*-ω

(10)

根據(jù)分?jǐn)?shù)階理論，設(shè)計(jì)如下分?jǐn)?shù)階滑模面sω

(11)

式中，λ>0是待設(shè)計(jì)的滑模面參數(shù)；sgn()為符號(hào)函數(shù)；Dα(f(eω))表示對(duì)函數(shù)f(eω)做α階微分，0<α<1.其計(jì)算公式為[28]：

(12)

式中:Γ(n-a)表示gamma函數(shù)，0

sω關(guān)于時(shí)間求導(dǎo)，根據(jù)式(8)和(10)可得到

(13)

為了滿足滑模條件，設(shè)計(jì)如下趨近率，其表達(dá)式為[29]：

(14)

設(shè)計(jì)控制器為:

(15)

(16)

(17)

根據(jù)李雅普諾夫穩(wěn)定性理論，電角速度控制器是穩(wěn)定的.

(18)

PI控制器設(shè)計(jì)為：

(19)

式中，Kp和Ki分別為比例項(xiàng)和積分項(xiàng)增益，其表達(dá)式為

Kp=diag{kpd,kpq},Ki=diag{kid,kiq}

(20)

2.2 觀測(cè)器設(shè)計(jì)

(21)

式中，Lω，p(ω)分別為觀測(cè)器增益和待設(shè)計(jì)函數(shù)，并且具有如下關(guān)系：

(22)

關(guān)于時(shí)間求導(dǎo)，并代入式(8)和式(21)可得：

(23)

如何設(shè)計(jì)p(ω)是非常值得研究的問(wèn)題，p(ω)通常被設(shè)計(jì)為線性的，Lω是一個(gè)常數(shù).由于觀測(cè)器增益是固定的，這導(dǎo)致觀測(cè)器的收斂速度較慢.無(wú)法對(duì)故障或不確定性進(jìn)行及時(shí)估計(jì)和后續(xù)補(bǔ)償.受NGUYEN等[31]的啟發(fā)，設(shè)計(jì)p(ω)為一個(gè)非線性函數(shù)，Lω也是非線性的，可以根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)做出變化，加快觀測(cè)器收斂速度.

(24)

式中，m1，m2均為大于0的常數(shù).在式(24)中，為了達(dá)到對(duì)故障的自適應(yīng)效果，使得對(duì)不同程度的故障具有不同的響應(yīng)，引入了電機(jī)角速度ω作為觀測(cè)器增益的組成部分，可以更快地對(duì)故障進(jìn)行估計(jì).p(ω)和Lω由常量和電機(jī)角速度ω組成，當(dāng)電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，直接的體現(xiàn)便是電機(jī)角速度ω會(huì)發(fā)生變化，故障值越大觀測(cè)器增益也更大，那么觀測(cè)速度也就越快.圖6、圖10以及圖14可以直觀地看出效果.

引理2.對(duì)于給定的非線性擾動(dòng)觀測(cè)器，擾動(dòng)估計(jì)誤差有界.

證明.從式(23)可以得到

(25)

其中e是自然對(duì)數(shù)的底數(shù).因此有

(26)

由于Lω=m1+m2ω2≥m1>0成立，-Lω的特征值為負(fù)，滿足引理1的條件.當(dāng)ω=0時(shí)-Lω的特征值取得最大值，式(26)有意義，定義：

(27)

3 仿真結(jié)果

為了驗(yàn)證所提出的容錯(cuò)控制方法的有效性，使用MATLAB/Simulink對(duì)永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值仿真.采樣時(shí)間永磁同步電機(jī)參數(shù)如表1所示.

表1 永磁同步電機(jī)參數(shù)Tab.1 The parameters of permanent magnet synchronous motor

仿真主要分為3個(gè)部分，分別是(1)電機(jī)工作在正常情況下的控制器有效性驗(yàn)證(2)電機(jī)受到偏置故障影響的有效性驗(yàn)證(3)電機(jī)受到時(shí)變故障影響的有效性驗(yàn)證.

仿真中各模塊的參數(shù)選取如表2所示.

表2 模塊參數(shù)Tab.2 Parameters of each module

3.1 正常情況

在正常情況下，本文方法與比例積分控制、傳統(tǒng)線性滑模和整數(shù)階積分滑模進(jìn)行比較，圖2為定負(fù)載情況下電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制效果.可以看出分?jǐn)?shù)階積分滑模和故障觀測(cè)器的組合與PI控制、傳統(tǒng)線性滑模控制器相比具有很大的優(yōu)勢(shì)，具有非?？斓捻憫?yīng)速度，幾乎沒(méi)有超調(diào)量的出現(xiàn).與整數(shù)階積分滑模的差別并不大，但由于分?jǐn)?shù)階引入的額外自由度，在控制器中引入了微分項(xiàng)，使得控制器具備一定的預(yù)測(cè)效果，因此更快的響應(yīng)速度的到了體現(xiàn).

圖2 不同控制方法下電機(jī)轉(zhuǎn)速控制效果Fig.2 Motor speed control effect under different control methods

圖3為分?jǐn)?shù)階滑模的q軸電流輸出，圖4為本文方法與其他控制器的電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩比較，這和電機(jī)速度控制是相互印證的，我們從中同樣可以看出本文方法具有更快的響應(yīng).

圖3 分?jǐn)?shù)階滑?？刂葡碌膓軸電流Fig.3 q-axis current under fractional sliding mode control

圖4 不同控制方法下電磁轉(zhuǎn)矩輸出情況Fig.4 The output of electromagnetic torque under different control methods

圖5為在正常情況下本文設(shè)計(jì)的觀測(cè)器和傳統(tǒng)的NDO觀測(cè)器對(duì)故障或不確定性的觀測(cè)效果，可以看出本文所設(shè)計(jì)觀測(cè)器與傳統(tǒng)的NDO觀測(cè)器均能在有限時(shí)間內(nèi)使觀測(cè)誤差收斂到零，值得指出的是在無(wú)故障情況下傳統(tǒng)的NDO觀測(cè)器似乎有著更好的觀測(cè)效果，其觀測(cè)值幾乎沒(méi)有太大的波動(dòng)，而且在初始時(shí)刻不會(huì)有較大的偏離，但這也正體現(xiàn)出其對(duì)故障或不確定性的不敏感性或遲鈍，無(wú)法及時(shí)對(duì)故障或不確定性做出有效估計(jì).

圖5 正常情況下不同觀測(cè)器對(duì)故障的觀測(cè)效果Fig.5 Observation effects of different observers on faults under normal conditions

3.2 偏置故障

在正常情況下驗(yàn)證了本文控制方法的有效性后，為了進(jìn)一步驗(yàn)證伺服電機(jī)出現(xiàn)故障后本文所設(shè)計(jì)控制方案能否保證系統(tǒng)繼續(xù)正常工作，對(duì)故障是否有一定的容忍性，在一定時(shí)刻對(duì)電機(jī)注入偏置故障，故障信號(hào)為：Fω=10,t>0.02 s.

圖6展示了注入偏置故障前后不同控制器對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制效果.在故障注入前，控制效果和正常情況下一致.當(dāng)故障被注入后，由于故障的影響，電機(jī)轉(zhuǎn)速立刻出現(xiàn)了較大偏差，本文所設(shè)計(jì)的分?jǐn)?shù)階滑模和觀測(cè)器組合的方法與其他方法最終都可以使誤差收斂到零是本文方法的收斂速度更快，傳統(tǒng)滑模方法和比例積分控制器需要漫長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間，在實(shí)際情況中這種情況是不可取的.傳統(tǒng)的整數(shù)階積分滑模由于在結(jié)構(gòu)上與本文分?jǐn)?shù)階積分滑模在結(jié)構(gòu)上相似，且也使用了觀測(cè)器的故障觀測(cè)值進(jìn)行補(bǔ)償，其控制效果也和分?jǐn)?shù)階積分滑模相似，但是本文方法具有更小的穩(wěn)態(tài)誤差.

圖7為注入偏置故障分?jǐn)?shù)階滑模的q軸電流輸出，圖8為本文方法與其他控制器的電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩比較.從圖6、7可以看出，當(dāng)偏置故障發(fā)生后，q軸電流立即發(fā)生變化，電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩也是如此，這從另一個(gè)方面印證了本文控制器響應(yīng)快速.

圖6 注入偏置故障后不同控制方法對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制效果Fig.6 Control effect of different control methods on motor speed after injecting bias fault

圖7 注入偏置故障后q軸電流Fig.7 q-axis current after injection of bias fault

圖8 注入偏置故障后不同控制方法下電磁轉(zhuǎn)矩輸出情況Fig.8 The electromagnetic torque output under different control methods after injection of bias fault

圖9為注入偏置故障前后本文設(shè)計(jì)的觀測(cè)器和傳統(tǒng)的NDO觀測(cè)器對(duì)故障或不確定性的觀測(cè)效果，兩種觀測(cè)器均能正確有效地對(duì)故障值進(jìn)行估計(jì)，然而本文地觀測(cè)器具有更快地觀測(cè)速度，能夠及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行補(bǔ)償，這對(duì)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是非常重要的，具有重大意義.

圖9 注入偏置故障后不同觀測(cè)器對(duì)故障的觀測(cè)效果Fig.9 The observation effect of different observers on the fault after injecting the bias fault

3.3 時(shí)變故障

在3.2中，討論了系統(tǒng)注入偏置故障后本文設(shè)計(jì)方法的容錯(cuò)性能，本文所設(shè)計(jì)控制方法取得了較好的效果，然而在實(shí)際情況中，偏置故障是一種相對(duì)簡(jiǎn)單的故障，要實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)的目的也相對(duì)比較容易.在實(shí)際情況中，故障比較復(fù)雜，更多體現(xiàn)出時(shí)變的特性，為了盡可能仿真現(xiàn)實(shí)情況，此小節(jié)對(duì)系統(tǒng)注入時(shí)變故障，故障信號(hào)為幅度為10，頻率為100 Hz的正弦信號(hào)，從仿真開(kāi)始到結(jié)束一直存在.

圖10為在時(shí)變故障下不同控制器對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制效果.從圖中可以看出，傳統(tǒng)的滑?？刂坪捅壤e分控制器無(wú)法有效克服時(shí)變故障的影響，系統(tǒng)出現(xiàn)了振蕩現(xiàn)象，無(wú)法滿足控制要求.

圖10 時(shí)變故障下不同控制方法對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制效果Fig.10 The control effect of different control methods on motor speed under time-varying faults

本文方法即使在故障快速變化的情況下也能有效減少其對(duì)系統(tǒng)性能的影響，這得益于故障觀測(cè)器對(duì)故障的及時(shí)有效估計(jì)，使得補(bǔ)償?shù)靡皂樌M(jìn)行.

圖11為時(shí)變故障下分?jǐn)?shù)階滑模的q軸電流輸出，圖12為本文方法與其他控制器的電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩比較，其體現(xiàn)的意義與前文相同，在此不再贅述.

圖11 時(shí)變故障下q軸電流Fig.11 q-axis current under time-varying fault

圖12 時(shí)變故障下不同控制方法的電磁轉(zhuǎn)矩輸出情況Fig.12 The electromagnetic torque output of different control methods under time-varying faults

圖13為本文觀測(cè)器是傳統(tǒng)NDO觀測(cè)器對(duì)時(shí)變故障的觀測(cè)效果，可以看出，即使故障變化較迅速，本文觀測(cè)器仍能對(duì)其有效估計(jì)，而傳統(tǒng)的NDO觀測(cè)器由于增益不變，無(wú)法對(duì)變化稍快的故障進(jìn)行估計(jì).

圖13 不同觀測(cè)器對(duì)時(shí)變故障的觀測(cè)效果Fig.13 Observation effects of different observers on time-varying faults

4 結(jié) 論

本文提出了一種基于NDO和分?jǐn)?shù)階積分滑模容錯(cuò)控制方案.在永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中，受各種因素的影響，系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)故障，降低系統(tǒng)的整體控制性能，因此提出了一種非線性增益的NDO，對(duì)故障進(jìn)行及時(shí)有效地估計(jì)并在控制器中進(jìn)行補(bǔ)償，以提高表貼式永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的容錯(cuò)能力.基于分?jǐn)?shù)階理論設(shè)計(jì)了分?jǐn)?shù)階積分滑?？刂破?，使系統(tǒng)具有更快的響應(yīng)速度.分別在正常情況下和系統(tǒng)故障情況下，通過(guò)MATLAB/Simulink軟件包驗(yàn)證了提出的基于NDO和分?jǐn)?shù)階積分滑模容錯(cuò)方案的有效性.仿真結(jié)果表明，該容錯(cuò)控制方法可以有效保證系統(tǒng)安全性和可靠性，提高同步電機(jī)速度跟蹤控制能力、具有快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)、更小的穩(wěn)態(tài)誤差等性能.