永磁同步电机改进无模型超螺旋滑模控制
Improved Model-Free Sliding Mode Control of Super-Twisting for PMSM
龚事引 1李丹 2刘捃锓 3于惠钧 4黄刚 4周湘杰1
作者信息
- 1. 湖南铁路科技职业技术学院,株洲 412000;湖南省高铁运行安全保障工程技术研究中心,株洲 412000
- 2. 湖南铁道职业技术学院,株洲 412000
- 3. 湖南工业大学电气与信息工程学院,株洲 412007
- 4. 湖南工业大学轨道交通学院,株洲 412000
- 折叠
摘要
针对永磁同步电机在复杂工况下控制性能下降问题,提出一种改进型无模型超螺旋非奇异快速终端滑模控制(IMFNFTSMC)算法.首先,建立复杂工况下的SPMSM数学模型;其次,提出新型超局部模型,与二阶超螺旋控制律(ST-)和非奇异快速终端滑模面(NFTSM)结合,设计转速环IM-FNFTSM控制器,在减小滑模抖振的同时加快系统收敛速度;为加强控制精度,设计超螺旋扩展滑模扰动观测器(STESMDO)对系统扰动进行估计并前馈补偿;最后,通过仿真及RT-LAB实验对所提方法和PI以及传统无模型非奇异终端滑模控制算法(MFNFTSMC)进行对比,证明了所设计算法的有效性和优越性.
Abstract
An improved model-free super-twisting NFTSMC algorithm is proposed to address the problems of degraded control system performance because of mechanical parameter uptake and external disturbance in permanent magnet synchronous motors.Firstly,the mathematical model of SPMSM under complex work-ing conditions is established;secondly,a novel hyperlocal model is proposed to combine with the second-or-der super-twisting control law(ST-)and the non-singular fast terminal sliding mode surface(NFTSM)to design the tacho-loop IMFNFTSM controller to accelerate the system convergence while reducing the slid-ing mode jitter;To enhance the control accuracy,the super-twisting extended sliding mode disturbance ob-server(STESMDO)is designed to estimate and feed-forward compensate the system disturbance;Finally,the effectiveness and superiority of the designed algorithms are demonstrated by comparing the proposed method with conventional PI&MFNFTSMC through simulations and RT-LAB experiments.
关键词
永磁同步电机/无模型/超螺旋/非奇异快速终端滑模/超螺旋扩展滑模扰动观测器Key words
permanent magnet synchronous motor/model-free/super-twisting/non-singular fast terminal sliding mode/super-twisting extended sliding mode disturbance observer引用本文复制引用
基金项目
国家自然科学基金(61473117)
湖南省教育厅重点研究项目(22C1124)
湖南省教育厅重点研究项目(21A0354)
湖南省教育厅重点研究项目(20A162)
湖南省自然科学基金(2021JJ50052)
湖南省自然科学基金(2018JJ4066)
出版年
2024
NETL
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