摘要
随着现代工业的发展，永磁同步电机（PermanentMagnetSynchronousMotor,PMSM）系统控制已经成为随动系统中的重要组成部分。传统电机控制研究仅限于电机本身，而伺服系统中需要齿轮箱等传动装置，在运动控制过程中机械接触面受挤压而导致的摩擦，齿轮啮合之间存在的间隙以及不确定的不匹配扰动等非线性因素会导致负载力矩变化从而影响电机系统的精度。针对上述因素研究PMSM伺服系统模型以及具有鲁棒的滑模算法，已经成为电机控制领域中关键的研究方向。针对上述问题，本文的主要研究工作包括： （1）针对PMSM位置伺服控制运行过程中存在的摩擦和参数摄动等问题，设计了一种基于自适应非线性趋近律的PMSM积分滑模伺服控制算法。考虑摩擦等扰动为集中扰动问题，设计超螺旋滑模观测器，实时补偿伺服系统用于增强鲁棒特性。设计了具有系统状态调节性能的自适应非线性趋近律算法，避免了奇异问题，并提高了系统的收敛性能。 （2）针对PMSM位置伺服控制运行过程中存在的齿轮间隙和不匹配扰动等问题，设计了一种具有有限时间收敛特性的自适应反步滑模伺服控制算法。针对伺服系统中存在的齿轮间隙以及跟踪问题，设计了自适应的反步控制方法，提高了系统的动态跟踪能力。设计了具有更快收敛特性的自适应终端滑模面和固定时间的趋近律，并且引入随扰动和跟踪状态变化的自适应机制，削弱了滑模方法的抖动现象，并提高了算法的鲁棒特性。 （3）针对PMSM位置伺服控制运行过程中存在的齿轮间隙、摩擦和不确定的不匹配扰动等问题，提出了一种新颖的自适应固定时间滑模伺服控制算法。针对摩擦和不匹配扰动等问题，设计了固定时间观测器，提高了伺服系统的抗干扰能力。为了保证位置控制的动态跟踪性能，设计了具有更快收敛特性的固定时间滑模面，同时引入自适应趋近律，实现了整个闭环系统的固定时间稳定。 综上所述，本文针对PMSM在随动系统运动控制中存在的间隙和摩擦问题，研究了基于滑模方法的伺服系统控制问题，提高了伺服系统的抗干扰性能以及收敛特性，利用dSPACE实验平台验证了所设计算法的有效性。
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