永磁同步电机的趋近律滑模控制

永磁同步电机的控制方法
永磁同步电机的控制方法通常有以下几种:
1. 矢量控制：通过对永磁同步电机的电流和转子位置进行精确控制，实现精准的转速和转矩控制。

控制系统中包含了速度闭环和电流闭环控制，能够实现较高的响应速度和稳定性。

2. 直接转矩控制(DTC)：在矢量控制的基础上，直接对电机转矩进行控制，通过实时监测电机状态和转矩需求，调整电机相电流和振幅，从而实现转矩控制和动态响应调节，避免了传统的速度环节和PI控制器，提高了系统的动态性能。

3. 感应机同步转矩控制(ISDT)：利用感应机的电流矢量和同步电机之间的转子位置误差，实现对同步电机的转矩控制。

通过对比感应机和同步电机电磁转矩的误差，并根据误差进行调节，以实现精确转矩控制。

4. 滑模控制：利用滑模控制器，通过对滑动面进行设计，将同步电机的速度和位置误差纳入控制范围，实现速度闭环控制和稳定控制。

滑模控制方法具有较强的鲁棒性和快速响应特性，适用于对永磁同步电机的高性能控制要求。

5. 直接自适应控制(Direct Adaptive Control，DAC)：基于模型引导技术，根据电机特性建立适应器模型，通过实时修正控制器参数，使得控制器能够自适应地处理电机的变化和非线性特性，以实现精准控制。

控制与应用技术EMCA迫机＞易校删龙田2020,47(12)基于新型趋近律的永磁同步电机调速控制周杨，李祥飞，陈玄(湖南工业大学电气与信息工程学院，湖南株洲412007)摘要：为了改善基于PI控制的永磁同步电机(PMSM)调速系统转速超调大和抗扰动能力差的问题，研究一种自适应能力较强的新型指数趋近律。

该趋近律在传统指数趋近律的基础上将等速项系数改进为时变量，能让系统更快地收敛到给定值,解决了传统指数趋近律系统收敛速度过慢的问题，并且采用可变边界层的饱和函数来替代传统开关函数从而削弱了滑模抖振现象。

采用Lyapunov函数对新型指数趋近律的稳定性进行分析，并以此趋近律设计了速度环滑模控制器。

采用MATLAB建模仿真,将其与PI控制结果比较，仿真结果表明基于新型指数趋近律的速度环滑模控制器能有效地提高PMSM调速系统的鲁棒性。

关键词：永磁同步电机；滑模控制；新型指数趋近律；速度环控制器中图分类号:TM351文献标志码：A 文章编号：1673-6540(2020)12-0038-05doi：10.12177/emca.2020.151Speed Control of Permanent Magnet Synchronous MotorBased on Novel Reaching Law**ZHOU Yang,LI Xiangfei,CHEN Xuan(College of Electrical and Information Engineering,Hunan University of Technology,Zhuzhou412007,China)Abstract:In order to overcome the problem of speed overshoot and improve the anti-disturbance ability of PI control in the permanent magnet synchronous motor(PMSM)speed control system,a novel exponential reaching law with strong adaptive ability is proposed.This novel reaching law,based on the traditional exponential reaching law, improves the isokinetic term coefficient to a time-varying term,which can make the system converge to a given value faster,and the problem of the slow convergence speed of the traditional exponential reaching law is solved.In addition,the saturation function of the variable boundary layer is used to replace the traditional switching function to weaken the sliding mode chattering phenomenon.Lyapunov stability theory is used to analyze the stability of the novel exponential reaching law,and the speed loop sliding mode controller is designed based on the novel law.The designed controller is compared with PI control by MATLAB modeling and simulation.The simulation results show that the speed loop sliding mode controller based on the novel law can effectively improve the robustness of the PMSM speed control system.Key words：permanent magnet synchronous motor(PMSM)；sliding mode control；novel exponential reaching law；speed loop controller收稿日期：2020-08-14；收到修改稿日期：2020-09-18*基金项目：湖南省自然科学联合基金项目(2018JJ4066);湖南省教育厅科学研究重点项目(18A267)作者简介：周杨(1997—),男，硕士研究生，研究方向为永磁同步电机控制与故障诊断。

滑模控制趋近率滑模控制是一种优秀的控制方法，而控制趋近率则是滑模控制中非常重要的一个概念。

有了良好的控制趋近率，滑模控制器就能够更好地实现控制目标。

下面将详细介绍滑模控制趋近率的相关内容。

一、滑模控制的基本原理滑模控制是一种基于滑动面原理的控制方式，它具有良好的鲁棒性和鲁棒性。

滑动面是在系统中定义的一条迹线，该迹线与系统状态存在关联。

经过适当选择，可以使系统状态始终落在滑动面上。

这就确保了对于任何初始状态，系统的状态都会收敛到滑动面上。

由于滑动面是一个稳态解，因此在此状态下，系统可以维持在这个点上。

具体而言，滑模控制可以分为三个步骤：（1）定义滑动面：根据系统需求和要求，选择合适的滑动面；（2）构建滑模控制器：设计合适的控制器，使其具有压缩滑动面的能力；（3）引导系统状态收敛到滑动面：控制状态使其在滑动面上运动，从而达到控制目标。

二、滑模控制趋近率的含义滑模控制趋近率是指系统状态从初始状态到达滑动面上的时间，越短表示控制越优秀。

滑模控制趋近率对于系统控制至关重要。

趋近率的快慢决定着控制器的优劣性，越快则意味着控制器的响应越灵敏、越精确。

三、影响滑模控制趋近率的关键因素滑模控制趋近率的关键因素有以下几点：（1）滑动面的设计：滑动面的调整可能会提高或降低趋近速度；（2）滑模控制器本身的参数，比如参数的选择和参数的调节；（3）外部环境的干扰和噪声；（4）系统的非线性程度；（5）系统的响应速度。

四、如何优化滑模控制趋近率优化滑模控制趋近率是指提高控制器的响应速度和精度，实现更好的控制效果。

对于滑模控制器，要想优化其趋近率，需要充分考虑以上影响因素，具体优化方法如下：（1）选择合适的滑动面，减小控制误差；（2）调节控制器参数，寻找最佳参数组合；（3）增大控制器的采样频率；（4）在控制系统中加入状态变量预测环节；（5）使用高级控制器，比如自适应滑模控制等。

总之，优化控制趋近率是必不可少的，它可以极大提高滑模控制器的性能和效率。

永磁同步电机滑模控制
永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）是一种高效、高精度的交流电机，广泛应用于工业控制、电动汽车、家用电器等领域。

滑模控制（Sliding Mode Control，SMC）是一种非线性控制方法，具有响应速度快、鲁棒性好等优点，适用于永磁同步电机的控制。

滑模控制的基本思想是通过设计一个滑模面，使得系统的状态在滑模面上运动时，系统的输出能够快速地收敛到期望的状态。

在永磁同步电机的控制中，滑模控制通常用于速度控制或位置控制。

永磁同步电机滑模控制的基本步骤如下：
1. 建立永磁同步电机的数学模型：包括电机的电压方程、电流方程、转矩方程等。

2. 设计滑模面：根据控制目标，选择合适的滑模面，通常选择电机的速度或位置作为滑模面。

3. 设计滑模控制器：根据滑模面的设计，选择合适的滑模控制器，使得系统的状态能够快速地收敛到滑模面上。

4. 稳定性分析：对滑模控制器进行稳定性分析，确保系统在滑模面上运动时是稳定的。

5. 系统实现：将滑模控制器应用到实际的永磁同步电机控制系统中，进行实验验证和调试。

要注意的是，永磁同步电机滑模控制是一种复杂的控制方法，需要深入了解电机的数学模型和滑模控制的理论基础。

同时，在实际应用中，还需要考虑系统的参数不确定性、干扰等因素，对滑模控制器进行适当的改进和优化。

永磁同步电机快速高阶终端滑模控制童灵华【摘要】为了提高永磁同步电机(PMSM)调速系统的抗扰动能力,提出了一种基于改进趋近律的快速高阶终端滑模速度控制器.与常规的指数趋近律不同,改进的趋近律能够根据系统状态距离平衡点的远近自适应地调节趋近速度,从而实现在提高趋近速度的同时消除系统抖振.应用该方法设计了一种PMSM调速系统的高阶非奇异终端滑模速度控制器.仿真及试验结果表明,与传统的PI控制器相比,该算法提高了系统的鲁棒性和动态响应速度.【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2016(043)012【总页数】5页(P1-5)【关键词】永磁同步电机;PI控制;趋近律;高阶滑模控制【作者】童灵华【作者单位】国网浙江省电力公司宁海县供电公司,浙江宁海315600【正文语种】中文【中图分类】TM351永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)具有结构简单、体积小、效率高、功率密度高等优点，在高性能拖动与伺服系统中得到了广泛的应用。

但是，PMSM是一个多变量、强耦合的复杂非线性系统，采用传统的PID控制虽然在一定程度上能满足控制性能的需要，但当控制系统受到外界扰动的影响或电机内部参数发生变化时，传统的PID控制方法并不能满足实际的要求[1-2]。

为了解决传统PID控制存在的缺点，随着现代控制技术的发展，一些先进的控制算法逐步被应用于PMSM调速系统，诸如模型参考自适应控制、自抗扰控制、鲁棒控制、模糊控制和滑模控制等。

滑模控制(Sliding-Mode Control， SMC)由于响应速度快、对参数摄动及外部干扰有很强的鲁棒性，在不确定非线性系统的控制上得到了一定程度的应用[3-10]。

目前SMC所采用的滑模面主要有线性滑模面、积分滑模面、终端滑模面和非奇异终端滑模面等。

文献[11]采用积分滑模面提高系统的动态性能，但积分滑模在大的初始误差和干扰下容易产生积分饱和导致超调量大。