摘要
随着自动控制理论的不断发展，滑模控制凭借着响应速度快、对被控对象模型的精确度要求不高、对系统不确定性和外界扰动鲁棒性强、易于实现系统解耦控制等优点，在众多领域得到了普遍应用。然而，由于滑模控制特有的开关特性易造成控制的不连续，从而导致易产生高频抖振现象，限制了其在更多领域的应用。论文针对滑模抖振问题，研究了一种将扩张状态观测器与滑模控制相融合的无抖振滑模控制方法。扩张状态观测器的引入，增强了滑模控制系统的抗扰性，同时在扩张状态观测器和滑模控制律的设计中采用了一类非线性光滑函数，很好的避免了滑模面因符号函数引起的高频切换导致的抖振问题。论文的主要研究内容如下: (1)针对滑模控制存在的抖振问题，在分析了滑模控制理论的基础上，得出了抖振产生的原因、危害和消除抖振的意义以及几种典型的抑制抖振的方法。 (2)研究了一种基于扩张状态观测器的无抖振滑模控制方法，弥补了经典PID(Proportional-Integral-Differential)控制理论对复杂非线性系统调节能力的不足以及滑模控制无法兼顾强抗扰性和消除抖振之间的不足。利用扩张状态观测器优异的观测特性，观测并估计非线性不确定系统中的未知函数，同时，在分析了一类非线性光滑函数的函数特性后，将该函数代替扩张状态观测器和滑模趋近律中的非线性组合幂次函数，设计了无抖振滑模控制器，并采用李雅普洛夫函数方法证明了系统的稳定性。 (3)将所研究的无抖振滑模控制方法应用于永磁同步电机的控制中。针对永磁同步电机是一个多输入多输出的非线性强耦合对象，可以将其数学模型中的耦合量及未知量都看成是未知扰动，用状态观测器对其进行观测补偿。并对速度环和电流环都采用无抖振滑模控制器进行控制，增强了永磁同步电机调速系统的控制品质。仿真结果表明，论文提出的控制方法可以有效解决不确定因素对滑模控制系统的影响，且在永磁同步电机调速系统控制中具有良好的控制品质和较强的鲁棒性，并能有效解决滑模的抖振问题。
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