基于新型滑模觀測(cè)器的PMSM無(wú)傳感器控制*

程亞楠，刁 俊，蘇子華，魏瑞麗，隋 棟

(1.中國(guó)航天科工集團(tuán)第二研究院，北京 100039；2.北京航天長(zhǎng)峰股份有限公司，北京 100039；3.北京建筑大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，北京 102627)

0 引言

永磁同步電機(jī)(PMSM)因具有體積小、功率密度高、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，在航空航天、新能源汽車、醫(yī)療器械等領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的潛力[1]。在醫(yī)療器械領(lǐng)域的急救轉(zhuǎn)運(yùn)呼吸機(jī)中，通常采用永磁同步電機(jī)帶動(dòng)渦輪葉片壓縮大氣產(chǎn)生通氣所需要的壓力和流量，從而避免攜帶高壓空氣瓶，減少醫(yī)護(hù)人員的救援負(fù)擔(dān)。然而傳統(tǒng)的永磁同步電機(jī)一般采用霍爾傳感器或光電編碼器獲取轉(zhuǎn)子的位置信息以控制電機(jī)的精確換向，傳感器的引入不僅增加了產(chǎn)品的體積和成本，同時(shí)戶外救援過(guò)程中的溫差、噪聲等不可避免的環(huán)境變化容易導(dǎo)致傳感器損壞或者特性劣化，從而降低呼吸機(jī)系統(tǒng)的可靠性，對(duì)病人生命健康產(chǎn)生巨大的安全隱患。因此，永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器控制算法的研究對(duì)提高急救轉(zhuǎn)運(yùn)呼吸機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有著重要意義[2]。

目前永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器矢量控制算法根據(jù)基波信號(hào)的數(shù)學(xué)模型和與轉(zhuǎn)速位置相關(guān)的物理量估算出轉(zhuǎn)子的位置信息，常用的有模型參考自適應(yīng)法(MRAS)[3-4]，擴(kuò)展卡爾曼濾波法(EKF)[5-6]、滑模觀測(cè)器法(SMO)[7-8]、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法[9-10]等；其中滑模觀測(cè)器法具有算法簡(jiǎn)單、對(duì)模型參數(shù)變化和外部擾動(dòng)不敏感等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際的電機(jī)控制領(lǐng)域逐漸成為主流?；Ｓ^測(cè)器的實(shí)質(zhì)是通過(guò)定子給定電流和反饋電流的誤差重構(gòu)反電動(dòng)勢(shì)，利用符號(hào)函數(shù)高頻切換來(lái)不斷修正反電動(dòng)勢(shì)，使實(shí)際電流值快速收斂于給定電流值，并從觀測(cè)到的反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)中提取轉(zhuǎn)子的位置和轉(zhuǎn)速信息[11]。符號(hào)函數(shù)的正負(fù)高頻切換，導(dǎo)致系統(tǒng)在滑模態(tài)會(huì)產(chǎn)生固有的高頻抖振，使獲得的反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)中含有大量的高頻諧波分量。

申永鵬、張祺琛等[12-13]采用邊界層厚度可變的飽和函數(shù)、分段冪函數(shù)代替符號(hào)函數(shù)，使系統(tǒng)在邊界層內(nèi)近似線性反饋控制、在邊界層外為切換控制，從而減小系統(tǒng)在滑模態(tài)的高頻抖振，但是邊界層的過(guò)渡不夠平滑會(huì)導(dǎo)致抑制抖振的效果并不明顯；李垣江等[14]采用積分鉗位抗積分飽和法，通過(guò)增加輸入微分前饋和控制增益環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)復(fù)合PI控制器，提高系統(tǒng)在負(fù)載突變時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度；WANG、祝新陽(yáng)等[15-16]引入模糊控制技術(shù)，通過(guò)電流誤差和電流誤差變化率的關(guān)系設(shè)計(jì)模糊規(guī)則對(duì)觀測(cè)器的滑模增益進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，從而提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度并削弱固有的系統(tǒng)抖振，但是此方法僅適用于調(diào)速范圍比較小的電機(jī)控制系統(tǒng)，呼吸機(jī)中永磁同步電機(jī)的調(diào)速范圍比較大，通常在每分鐘幾千至幾萬(wàn)轉(zhuǎn)用以滿足通氣過(guò)程中所需壓力和流量控制的實(shí)時(shí)性要求，因此該方法的實(shí)際效果并不明顯。

本文提出一種新型滑模觀測(cè)器算法，將其應(yīng)用于急救轉(zhuǎn)運(yùn)呼吸機(jī)永磁同步電機(jī)控制，能夠有效提高通氣過(guò)程中壓力和流量的控制精度，改善其通氣性能，對(duì)急救轉(zhuǎn)運(yùn)呼吸機(jī)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要意義。

1 傳統(tǒng)滑模觀測(cè)器原理

根據(jù)永磁同步電機(jī)(PMSM)中永磁體的安裝位置不同，大致分為內(nèi)嵌式和表貼式兩種。本文中PMSM采用表貼式永磁同步電機(jī)，在兩相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型[17]為：

(1)

式中，iα、iβ、uα、uβ分別為兩相靜止坐標(biāo)系下的定子電流和電壓；Rs、Ls分別為定子電阻和電感；ke為反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)；ωe為轉(zhuǎn)子角速度；θe為轉(zhuǎn)子角度；eα、eβ分別為兩相靜止坐標(biāo)系下的反電動(dòng)勢(shì)，從上式可以看出反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)中包含轉(zhuǎn)子的位置信息。

滑模觀測(cè)器狀態(tài)方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

(2)

(3)

式中，ωr為低通濾波器的截止頻率。將濾波后的反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行反正切函數(shù)計(jì)算得到轉(zhuǎn)子的位置，進(jìn)而微分得到轉(zhuǎn)子的角速度。

(4)

2 新型滑模觀測(cè)器算法設(shè)計(jì)

2.1 sigmoid(x)函數(shù)

針對(duì)符號(hào)函數(shù)在零點(diǎn)不連續(xù)引起的系統(tǒng)抖振問(wèn)題，本文采用零點(diǎn)光滑連續(xù)的sigmoid(x)函數(shù)代替符號(hào)函數(shù)sign(x)，函數(shù)圖像如圖1所示。

圖1 sigmoid函數(shù)示意圖

sigmoid(x)函數(shù)在整個(gè)實(shí)數(shù)域內(nèi)光滑連續(xù)，并在零點(diǎn)周圍近似線性關(guān)系，能夠有效抑制切換狀態(tài)因零點(diǎn)不連續(xù)產(chǎn)生的系統(tǒng)抖振。其中控制系數(shù)a用于調(diào)節(jié)零點(diǎn)附近的曲線斜率，a值越大，曲線越陡，越接近符號(hào)函數(shù)；變量Δ為邊界層厚度，在邊界層內(nèi)采用sigmoid函數(shù)，在邊界層外采用符號(hào)函數(shù)，邊界層厚度越大，抑制系統(tǒng)抖振的效果越好，控制精度越高，但是會(huì)降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度。因此選擇合適的a和Δ對(duì)滿足系統(tǒng)的控制精度和響應(yīng)速度至關(guān)重要?？紤]電流誤差的變化范圍，本文選取a=3，Δ=2，此時(shí)滑模觀測(cè)器的切換函數(shù)變?yōu)椋?/p>

(5)

2.2 自適應(yīng)滑模增益設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的滑模增益是人為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定的常數(shù)?；Ｔ鲆嬖酱?，趨近運(yùn)動(dòng)的速度越高，到達(dá)滑模面的時(shí)間越短，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，但是在低轉(zhuǎn)速時(shí)系統(tǒng)的抖振也會(huì)更劇烈。對(duì)于調(diào)速范圍大的呼吸機(jī)用PMSM控制系統(tǒng)，固定常數(shù)的滑模增益難以同時(shí)滿足抑制系統(tǒng)抖陣和提高響應(yīng)速度的需求。根據(jù)式(1)中反電動(dòng)勢(shì)方程可以看出，反電動(dòng)勢(shì)的大小和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速成正比，本文設(shè)計(jì)一種滑模增益跟隨轉(zhuǎn)速變化的自適應(yīng)律：

(6)

分別針對(duì)低速和高速，分段設(shè)置不同的自適應(yīng)律。式(6)中，Ksw為滑模增益值；ω0、ω1為額定轉(zhuǎn)速參考值；K0、K1為增益基準(zhǔn)值；c0、c1為增益偏移值；ωref為轉(zhuǎn)速實(shí)際值。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行在低轉(zhuǎn)速時(shí)，通過(guò)減小滑模增益抑制系統(tǒng)的高頻抖陣；當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行在高轉(zhuǎn)速時(shí)，通過(guò)增大滑模增益提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

2.3 自適應(yīng)滑模觀測(cè)器設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)滑模觀測(cè)器得到的反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)中存在大量的高頻諧波分量，經(jīng)過(guò)低通濾波器處理后的反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)存在明顯的相位延遲。為了得到精確的轉(zhuǎn)子位置，需要增加相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)[18]，相位補(bǔ)償通常與低通濾波器的截止頻率和電機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)，一方面濾波器的截止頻率恒定，隨著轉(zhuǎn)速的提升，截止頻率引起的相位延遲會(huì)不斷增大，從而破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定性；另一方面，轉(zhuǎn)速的觀測(cè)誤差被直接引入補(bǔ)償環(huán)節(jié)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子位置的觀測(cè)精度下降。除此之外，相位補(bǔ)償?shù)姆凑羞\(yùn)算還會(huì)占用大量的CPU和內(nèi)存資源。

為了解決上述相位補(bǔ)償產(chǎn)生的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)一種新型的自適應(yīng)滑模觀測(cè)器。自適應(yīng)滑模觀測(cè)器狀態(tài)方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

(7)

根據(jù)電流的觀測(cè)值和實(shí)際值誤差，得到電流的誤差方程：

(8)

(9)

設(shè)計(jì)反電動(dòng)勢(shì)自適應(yīng)律：

(10)

由于電機(jī)的電氣時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于機(jī)械時(shí)間常數(shù)，在一個(gè)控制周期中，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化幾乎為0，進(jìn)而得到反電動(dòng)勢(shì)誤差方程：

(11)

(12)

(13)

式(13)滿足Lyapunov穩(wěn)定性理論，證明自適應(yīng)滑模觀測(cè)器算法是穩(wěn)定的。此時(shí)傳統(tǒng)二階滑模觀測(cè)器變?yōu)樗碾A自適應(yīng)滑模觀測(cè)器，在MCU中編寫(xiě)程序需要對(duì)四階觀測(cè)器方程進(jìn)一步離散化處理：

(14)

式中，Ts為電流采樣周期；k為滑模增益；m為反電動(dòng)勢(shì)誤差增益。

在得到反電動(dòng)勢(shì)觀測(cè)值后，傳統(tǒng)滑模觀測(cè)器采用反正切函數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)子位置。反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)中的高頻抖振和觀測(cè)誤差被直接引入反正切函數(shù)的除法運(yùn)算中，導(dǎo)致結(jié)果的誤差被放大，進(jìn)而降低轉(zhuǎn)子位置的觀測(cè)精度。本文采用鎖相環(huán)[19](PLL)來(lái)提取轉(zhuǎn)子的位置信息，如圖2所示。

圖2 鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)原理圖

根據(jù)圖2可得如下表達(dá)式：

(15)

3 仿真驗(yàn)證和結(jié)果分析

為了驗(yàn)證本文所設(shè)計(jì)的新型滑模觀測(cè)器算法在PMSM調(diào)速系統(tǒng)中的性能，在MATLAB/Simulink平臺(tái)上搭建永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器矢量控制系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。表貼式PMSM的電機(jī)參數(shù)為：定子電阻Rs=0.02 Ω，定子電感Ls=0.015 mH，反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)Ke=0.1Vrms/krpm，極對(duì)數(shù)ρ=1，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=0.135 μN(yùn)·m·s2，粘滯系數(shù)F=1.824 μN(yùn)·m·s。仿真選用定步長(zhǎng)ode3算法，采樣時(shí)間設(shè)置為2×10-6s。

圖3 永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器矢量控制系統(tǒng)

為了更直觀分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和新型滑模觀測(cè)器的改進(jìn)效果，將傳統(tǒng)滑模觀測(cè)器和新型滑模觀測(cè)器進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。圖4～圖7表示傳統(tǒng)和新型滑模觀測(cè)器在永磁同步電機(jī)1000 r/min運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子位置、反電動(dòng)勢(shì)和負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測(cè)曲線圖。

圖4 傳統(tǒng)及新型滑模觀測(cè)器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對(duì)比

從圖4可以看出，新型滑模觀測(cè)器在啟動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)速收斂速度更快，有更小的超調(diào)量；在電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)高頻分量和系統(tǒng)抖陣明顯減小，轉(zhuǎn)速的觀測(cè)誤差率從1%降低到3‰，觀測(cè)精度顯著提高，能夠有效降低呼吸機(jī)通氣過(guò)程中壓力和流量的波動(dòng)，從而提高呼吸機(jī)通氣系統(tǒng)的控制精度。

從圖5a和圖5b轉(zhuǎn)子位置實(shí)際值和觀測(cè)值曲線可以看出，新型滑模觀測(cè)器在電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子位置的跟蹤效果更好，相位延遲分別為4.112 ms和2.816 ms，新型滑模觀測(cè)器產(chǎn)生的相位延遲更小，相位延遲減少31.5%；從圖5c轉(zhuǎn)子位置觀測(cè)誤差曲線可以看出，最大轉(zhuǎn)子位置觀測(cè)誤差分別為29.1°和20.3°，轉(zhuǎn)子位置的觀測(cè)誤差率從8.1%降低到5.6%，新型滑模觀測(cè)器在系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子位置的觀測(cè)精度更高。

(a) 傳統(tǒng)滑模觀測(cè)器轉(zhuǎn)子位置實(shí)際值和觀測(cè)值 (b) 新型滑模觀測(cè)器轉(zhuǎn)子位置實(shí)際值和觀測(cè)值

(c) 傳統(tǒng)及新型滑模觀測(cè)器轉(zhuǎn)子位置觀測(cè)誤差值

從圖6反電動(dòng)勢(shì)觀測(cè)曲線可以看出，傳統(tǒng)滑模觀測(cè)器在經(jīng)過(guò)低通濾波后得到的反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)中仍含有大量的高頻諧波；新型滑模觀測(cè)器通過(guò)設(shè)計(jì)自適應(yīng)律算法對(duì)觀測(cè)的反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行實(shí)時(shí)修正，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)滑模觀測(cè)器中高頻切換信號(hào)產(chǎn)生的固有抖陣缺陷，使得到的反電動(dòng)勢(shì)信號(hào)中幾乎無(wú)高頻分量，觀測(cè)曲線近似正弦曲線，反電動(dòng)勢(shì)的觀測(cè)精度大幅度提高。

(a) 傳統(tǒng)滑模觀測(cè)器反電動(dòng)勢(shì)觀測(cè)值 (b) 新型滑模觀測(cè)器反電動(dòng)勢(shì)觀測(cè)值

圖7是在0.4 s突加4 N負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的觀測(cè)值變化曲線。

(a) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速觀測(cè)值 (b) 電磁轉(zhuǎn)矩觀測(cè)值

從圖7a可以看出，新型滑模觀測(cè)器在負(fù)載突變時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)速有良好的跟蹤效果。從圖7b可以看出，傳統(tǒng)和新型滑模觀測(cè)器的最大轉(zhuǎn)矩誤差分別是0.4 N·m和0.15 N·m，最大轉(zhuǎn)矩誤差率從3.8%降低到1.43%，新型滑模觀測(cè)器的轉(zhuǎn)矩曲線更加平滑，觀測(cè)精度更高，抑制系統(tǒng)抖陣效果更好。

為了更好地驗(yàn)證新型滑模觀測(cè)器算法在抑制系統(tǒng)抖振方面的效果，將文獻(xiàn)中提到的飽和函數(shù)、分段冪函數(shù)和本文設(shè)計(jì)的sigmoid函數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，如圖8所示。

(a) 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對(duì)比 (b) 轉(zhuǎn)子位置對(duì)比

從圖8a可以看出，在抖陣頻率相同的情況下，sigmoid函數(shù)的轉(zhuǎn)速誤差值最小，觀測(cè)精度最高。從圖8b可以看出，sigmoid函數(shù)的相位延遲最小，對(duì)轉(zhuǎn)子位置的跟蹤效果最好。

為了更好地分析自適應(yīng)滑模增益在提高系統(tǒng)觀測(cè)精度方面的效果，在轉(zhuǎn)速一定的條件下，將常數(shù)滑模增益和自適應(yīng)滑模增益進(jìn)行對(duì)比分析，如圖9所示。

圖9 新型滑模觀測(cè)器中常數(shù)滑模增益和自適應(yīng)滑模增益轉(zhuǎn)速觀測(cè)值對(duì)比

實(shí)驗(yàn)中調(diào)節(jié)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?000 r/min到10 000 r/min到15 000 r/min再到20 000 r/min。從圖中可以看出，低速下的常數(shù)滑模增益在電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)速的觀測(cè)誤差增大，觀測(cè)精度下降。引入隨轉(zhuǎn)速變化的自適應(yīng)滑模增益能夠有效提高轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的觀測(cè)精度，從而進(jìn)一步提高呼吸機(jī)通氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4 實(shí)物驗(yàn)證和結(jié)果分析

為了驗(yàn)證本文提出的新型滑模觀測(cè)器算法的可行性和上述仿真實(shí)驗(yàn)的有效性，根據(jù)圖3搭建永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器矢量控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由直流電源、上位機(jī)、永磁同步電機(jī)、渦輪風(fēng)機(jī)模塊(負(fù)載)、電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器、示波器、高精度轉(zhuǎn)速測(cè)量?jī)x等部分組成，如圖10所示。其中電機(jī)控制器采用意法半導(dǎo)體的STM32G431CB型號(hào)芯片。

圖10 永磁同步電機(jī)無(wú)傳感器矢量控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

本實(shí)驗(yàn)采用雙閉環(huán)矢量控制方式，轉(zhuǎn)速環(huán)和電流環(huán)的控制頻率分別是1 kHz和20 kHz，轉(zhuǎn)速環(huán)主要用于執(zhí)行狀態(tài)機(jī)和計(jì)算轉(zhuǎn)速平均值；電流環(huán)用于執(zhí)行觀測(cè)器狀態(tài)方程、計(jì)算轉(zhuǎn)子角度、ADC三相電流采樣、數(shù)學(xué)計(jì)算(clark、park、反park變換)和SVPWM計(jì)算三相電壓輸出占空比等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖11～圖14所示。

圖11為新型滑模觀測(cè)器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速設(shè)定值和觀測(cè)值曲線，轉(zhuǎn)速的采樣周期為10 ms，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速設(shè)定值從5000 r/min到10 000 r/min到15 000 r/min再到20 000 r/min。從圖中可以看出，自適應(yīng)滑模增益的設(shè)計(jì)抑制了轉(zhuǎn)速突變引起的超調(diào)，超調(diào)量在8%左右；隨著轉(zhuǎn)速上升，系統(tǒng)高頻抖陣越來(lái)越小，觀測(cè)精度越來(lái)越高；新型滑模觀測(cè)器在轉(zhuǎn)速突變時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速有良好的跟蹤效果，能夠滿足呼吸機(jī)通氣系統(tǒng)響應(yīng)速度快的要求。

圖11 新型滑模觀測(cè)器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速設(shè)定值和觀測(cè)值對(duì)比

圖12～圖14是新型滑模觀測(cè)器在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為10 000 r/min穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)三相電流、反電動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)子位置觀測(cè)曲線，觀測(cè)值的采樣周期為50 μs。

圖12 新型滑模觀測(cè)器三相電流變化

圖13 新型滑模觀測(cè)器反電動(dòng)勢(shì)觀測(cè)值

圖14 新型滑模觀測(cè)器轉(zhuǎn)子位置觀測(cè)值

從圖12可以看出，三相電流波形無(wú)明顯紋波，相位互相延遲120°。從圖13可以看出，反電動(dòng)勢(shì)波形無(wú)高頻諧波分量，觀測(cè)曲線近似正弦曲線。從圖14可以看出，轉(zhuǎn)子位置觀測(cè)曲線近似直線，觀測(cè)器能夠準(zhǔn)確跟蹤轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置，觀測(cè)精度高。

5 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)滑模觀測(cè)器存在的系統(tǒng)抖陣大、觀測(cè)精度低、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢等問(wèn)題進(jìn)行分析，提出了一種新型自適應(yīng)滑模觀測(cè)器算法。采用零點(diǎn)連續(xù)的sigmoid函數(shù)代替符號(hào)函數(shù)，能夠有效抑制系統(tǒng)在滑模面高頻切換產(chǎn)生的抖陣，使電機(jī)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩更加平穩(wěn)，從而提高了呼吸機(jī)通氣過(guò)程中壓力和流量的控制精度；設(shè)計(jì)自適應(yīng)滑模增益和反電動(dòng)勢(shì)自適應(yīng)律，能夠有效降低大范圍調(diào)速引起的觀測(cè)誤差，提高系統(tǒng)抗干擾能力的同時(shí)進(jìn)一步加快電機(jī)的轉(zhuǎn)速收斂，從而縮小吸氣過(guò)程中輸送氣體的時(shí)間，提高了通氣系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本文所提方法的有效性，新型滑模觀測(cè)器算法對(duì)急救轉(zhuǎn)運(yùn)呼吸機(jī)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有重要意義。