摘要
永磁同步电机(Permanentmagnetsynchronousmotor，PMSM)具有效率高、功率密度大、调速范围广等优点已广泛应用在工业领域。在永磁同步电机矢量控制中，通常采用比例积分（Proportionintegration，PI）方法设计控制器，然而随着对PMSM控制要求越来越高，PI控制已无法满足实际需求。为了提高PMSM转速控制系统的控制品质，本文围绕新永磁同步电机的新型滑模控制进行了一系列的探索和研究，并结合反步控制，无模型控制、扰动补偿技术等设计了电机转速控制器。本文的主要研究内容如下： (1)为了提高永磁同步电机的调速性能，提出了一种基于扰动观测器(Disturbanceobserver,DO)和快速非奇异终端滑模控制(Fastnonsingularterminalslidingmodecontrol,FNTSMC)的复合控制方法。控制器采用转速-电流非级联控制代替了传统的双闭环控制。首先，通过引入非奇异快速终端滑模面，设计了滑模控制器，实现了电机转速快速跟踪控制。然后，为了提高电机的抗扰动能力，分别设计了非线性扰动观测器(Nonlineardisturbanceobserver,NDO)和双重扰动观测器(Dualdisturbanceobserver,DDO)来估计电机运行过程中的扰动，并将其用于前馈补偿控制。最后，基于李亚普诺夫稳定性定理证明了系统的稳定性，并通过实验进一步证明了该方法具有收敛速度快，对参数变化和外界干扰具有强鲁棒性等优点。 (2)基于电机等效模型和递归原理设计了永磁同步电机反步非奇异终端滑模速度控制器(Backsteppingnonsingularterminalslidingmodecontrol,BNTSMC)，实现了良好的转速跟踪控制。该方法综合了反步控制和滑模控制的优点，基于反步控制保证了系统的渐近稳定性，采用滑模控制具有良好的动态响应和对匹配扰动的抗扰性能。然后，针对系统中的外部负载转矩等非匹配扰动，设计了一种有限时间扰动观测器(Finite-timedisturbanceobserver,FTDO)来提高电机驱动系统的抗扰性能，最后通过实验证明了该方法的有效性。 (3)上述方法均基于电机数学模型设计控制器，但在实际的电机运行过程中很难获得准确的电机参数，针对这个问题，提出了一种基于快速趋近律的无模型非级联积分滑模转速控制方法(Model-freeintegralslidingmodecontrol,MFISMC)。首先，根据电机输入输出变量，建立了不考虑电机参数的超局部模型。然后，设计了一种具有快速趋近律的积分滑模控制器，实现了转速快速收敛，并通过设计双重扰动观测器实现了对系统扰动量的补偿，最后，实验结果证明了该方法具有更快的收敛速度和更强的抗干扰能力。
NETL