摘要
永磁同步电机（PMSM）凭借效率高、体积小、运行可靠等显著优点，在航空航天、船舶牵引、工业机器人、电动汽车等领域中获得广泛应用。但在一些高性能PMSM控制系统方面，我国与发达国家仍存在不小差距，因此研究具有高动态性能、高精度、强鲁棒性的PMSM控制系统，具有重要意义。本文在传统滑模控制的基础上，研究了基于超螺旋滑模的PMSM矢量控制技术。本文具体研究内容如下： 首先，介绍永磁同步电机在各个坐标系下的数学模型及其定子电压、电流方程，详细分析了空间电压矢量脉宽调制技术（SVPWM）技术原理以及算法实现，应用id=0的矢量控制方法，搭建了PMSM矢量控制系统仿真模型，并进行了仿真验证。 其次，阐明了滑模控制基本原理及其控制器设计方法，分析了滑模控制抖振产生的原因，介绍了超螺旋滑模算法定义、性质；针对传统滑模转速控制器存在抗扰动能力差、超调量较大等问题，采用超螺旋滑模算法设计了超螺旋滑模转速控制器（STSMC），搭建了基于STSMC的永磁同步电机矢量控制系统；此外，还设计了边界层可变的分段函数代替符号函数，并通过仿真验证了STSMC具有超调量小、抗扰动能力强、调速性能好等优点。 最后，针对传统滑模观测器存在抖振大、观测精度低的问题，本文利用非奇异快速终端滑模面代替线性滑模面，并采用超螺旋算法作为控制律，设计了非奇异快速终端超螺旋滑模观测器(NFTSTSMO)，并利用李雅普诺夫函数证明了其稳定性。最终在MATLAB环境下，建立了基于NFTSTSMO的永磁同步电机无传感器控制系统仿真模型，进行仿真验证和分析。仿真结果表明，和传统滑模观测器相比，NFTSTSMO能够有效减小抖振，提高观测精度。
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