【摘 要】
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永磁同步电机(Permanent magnet synch ronous motor,PMSM)因为高功率密度、高稳定性、物理构造相对简单、占地空间相对较小等优势在工业生产以及控制的各个领域得到了广泛认可。但是永磁同步电机系统是多变量强耦合的非线性系统,因此PMSM在实际工业生产时系统参数会因温度等外界扰动变化难以保证电机控制性能。只有针对PMSM数学模型设计强鲁棒性、响应快速的控制律,才能保证P
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永磁同步电机(Permanent magnet synch ronous motor,PMSM)因为高功率密度、高稳定性、物理构造相对简单、占地空间相对较小等优势在工业生产以及控制的各个领域得到了广泛认可。但是永磁同步电机系统是多变量强耦合的非线性系统,因此PMSM在实际工业生产时系统参数会因温度等外界扰动变化难以保证电机控制性能。只有针对PMSM数学模型设计强鲁棒性、响应快速的控制律,才能保证PMSM驱动系统的稳定性和快速响应能力。本文首先介绍了不同坐标系下永磁同步电机的数学模型,并对相互之间的转换原理进行了解析。然后对于有限时间控制理论进行了较为详细的介绍,包括其定义、表现形式、优缺点等。且利用反步法给出了对于PMSM的有限时间控制给出了详细的系统性的构造方法。此外对PMSM采用不同的矢量控制时的优势和劣势进行了较为详细的介绍,同时对于不同矢量控制下定子电流的期望值进行了推导。其次针对PMSM数学模型进行去量纲化处理,重新构建出相应的PMSM数学模型。此时针对初始条件不同的驱动PMSM和响应PMSM,通过非奇异快速终端滑模控制和李雅普诺夫稳定性理论构建稳定函数,推导出误差系统稳定需要的自适应固定时间控制器,以及系统不确定参数的固定时间自适应律,最终实现了两台永磁同步电机的有限时间同步。基于上述理论,针对永磁同步电机进行转速控制。本文在滑模控制的基础上,构建了非奇异快速终端滑模-固定时间负载扭矩观测器,通过非奇异快速终端滑模和固定时间控制的双重抗干扰性,保证电机对于负载扰动的稳定性,同时滑模控制的抖振问题也到了有效削弱甚至去除。此外,电机内部系统参数定子阻抗R也具有明显的不确定性,因此针对定子阻抗进行了在线自适应固定时间辨识以及补偿,保证电机系统不受定子阻抗波动的影响;最终对于电机采取了反步积分固定时间控制,利用李雅普诺夫稳定性理论实现了PMSM的有限时间稳定。最终通过matlab仿真验证,结果显示对于初始条件不同的PMSM提出的自适应固定时间控制方案,以及对于PMSM速度控制策略设计的固定时间控制策略,都具有明显收敛速度快、鲁棒性强和控制精度高等优势。该论文共有图28幅,参考文献73篇。
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