PMSM自适应模糊滑模转速控制器设计

基于代码生成的PMSM滑模控制PMSM滑模控制系统主要包括速度环和电流环两部分。

速度环控制PMSM的转速，而电流环控制PMSM的电流。

滑模控制采用滑模面的方法，在有限时间内将系统状态从初始状态引导到期望状态，并保持在期望状态附近。

滑模控制系统具有良好的鲁棒性，在扰动和参数变化的情况下仍能保持系统的稳定性和性能。

1. PMSM数学模型：PMSM数学模型描述了PMSM的动态特性和电机参数，是设计控制系统的基础。

PMSM数学模型通常采用dq轴变量描述，考虑电机的非线性特性和磁通饱和效应。

PMSM数学模型可以简化为矩阵形式，便于控制器设计和实现。

2. 控制器设计：控制器设计是基于PMSM数学模型，通过控制电机的电流和转速来实现期望的运行状态。

滑模控制器设计包括速度环和电流环两部分。

速度环控制器根据PMSM 的速度误差和期望速度计算电流指令，电流环控制器根据电流误差和期望电流计算电压指令。

3. 代码生成：代码生成是将控制器设计转化为可执行的代码，通常采用Simulink和Embedded Coder进行代码生成。

Simulink是一个模块化建模工具，通过搭建模块和连接信号，可以快速搭建PMSM滑模控制系统的模型。

而Embedded Coder是一个用于自动生成嵌入式系统C代码的工具，可以将Simulink模型自动生成C代码。

4. 调试和验证：在代码生成之后，需要对生成的代码进行调试和验证，确保算法和代码的正确性和稳定性。

可以采用实时仿真平台进行调试和验证，观察系统的响应和性能指标，对系统进行优化和调整。

1. 模块化设计：基于Simulink的模块化建模和代码生成，使得系统设计和修改更加灵活和方便，可以快速搭建PMSM滑模控制系统的模型，并进行参数调整和优化。

2. 自动生成代码：通过Embedded Coder的自动生成C代码功能，可以减少人工编写代码的工作量，提高代码质量和可维护性，同时减少代码错误的可能性。

自适应模糊滑模控制裹包机PMSM交流伺服系统
陈兴国;钟定铭;王力;陈玮
【期刊名称】《包装工程》
【年(卷),期】2005(26)6
【摘要】针对接缝式裹包机的交流伺服系统控制精度差的问题,提出了采用自适应模糊滑模控制器,控制具有高效率的永磁铁同步电机(PMSM)伺服驱动系统。

仿真和实验结果表明,系统对于参数变化和外面负载扰动的鲁棒性大大提高,而且控制力大为降低。

【总页数】4页(P58-60)
【关键词】裹包机;永磁铁;同步电机;自适应;模糊滑模控制
【作者】陈兴国;钟定铭;王力;陈玮
【作者单位】株洲工学院;株洲安全局
【正文语种】中文
【中图分类】TB486
【相关文献】
1.PMSM伺服系统的自适应模糊滑模控制 [J], 姜红;韩俊峰
2.PMSM伺服系统的自适应模糊滑模切换控制 [J], 史晓娟;杨紫艳
3.自适应模糊滑模控制裹包机的交流系统设计 [J], 陈兴国
4.双模模糊滑模控制裹包机交流转矩系统 [J], 陈兴国;刘建国
5.模糊控制裹包机凸轮定位差动器PMSM交流伺服系统 [J], 陈玮;钟定铭;王力;陈兴国
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基于模糊滑模控制的PMSM矢量控制系统
余莉;陈琦
【期刊名称】《自动化与仪表》
【年(卷),期】2024(39)2
【摘要】永磁同步电机(PMSM)双闭环矢量控制系统中,传统PI控制器转速环无法满足PMSM的更高控制要求。

该文设计一种积分滑模控制器,并引入光滑、连续的新式饱和函数替代滑模控制器中的符号函数,以提高系统的抗扰动性能和鲁棒性;为提高系统在电机运行状态发生变化时的自适应调节能力,使用模糊控制对滑模趋近律中的参数进行自适应调节,以提高趋近速度,降低滑模抖振。

建立基于模糊控制的PMSM滑模控制系统仿真模型,并与使用传统滑模控制器的PMSM控制模型进行对比分析,结果验证了模糊滑模速度控制器具有更好的抗扰动能力和鲁棒性。

【总页数】6页(P65-70)
【作者】余莉;陈琦
【作者单位】南京信息工程大学自动化学院;南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.基于变增益滑模控制器的PMSM矢量控制系统
2.基于新型趋近律滑模控制的TSMC-PMSM矢量控制系统
3.基于滑模控制器的PMSM的矢量控制系统研究
4.
基于模糊滑模变结构的PMSM矢量控制的仿真研究5.基于滑模速度控制器的PMSM矢量控制系统
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第40卷第3期Vol.40㊀No.3重庆工商大学学报(自然科学版)J Chongqing Technol &Business Univ(Nat Sci Ed)2023年6月Jun.2023模糊超扭曲滑模观测器在PMSM 中的研究与应用高俊岭,张㊀翔,丁㊀昇安徽理工大学电气与信息工程学院,安徽淮南232000摘㊀要:针对传统滑模控制的永磁同步电机(PMSM )无感系统调速过程中,由于滑模函数存在高频开关量而导致转速抖动的问题,提出使用模糊超扭曲二阶滑模观测器(FST-SMO )进行改进的策略;新型观测器采用高阶滑模控制理论搭建,将滑模函数开关量转移到了高阶导数中,利用算法的积分运算削弱开关量抖振;同时考虑到传统二阶滑模观测器的增益为固定值,无法根据误差量自行调节的问题,提出了基于模糊控制的增益自调节方法,根据误差值及其变化趋势,利用模糊算法输出当前的滑模增益,增强了系统稳定性及鲁棒性;在Simulink 环境中搭建了基于模糊超扭曲滑模系统(FST-SMO )的永磁同步电机仿真模型,在不同调速区间内进行调速仿真,并与传统滑模系统仿真的转速波动以及转子角度跟随性进行比较,仿真结果验证了模糊超扭曲滑模观测器具有更高的控制精度与更强的适应性,转速平稳角度跟随性能优越,有效降低转速的抖振㊂关键词:自适应;超扭曲滑模;永磁同步电机;模糊控制中图分类号:TM351㊀㊀文献标识码:A ㊀㊀doi:10.16055/j.issn.1672-058X.2023.0003.004㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:2021-03-02㊀修回日期:2021-05-18㊀文章编号:1672-058X(2023)03-0027-07作者简介:高俊岭(1966 ),女,安徽省凤台人,副教授,硕士,从事电力电子与电力传动方向研究.通讯作者:张翔(1995 ),男,江苏徐州人,硕士研究生,从事电机无感控制方向研究.Email:zgxg5025@.引用格式:高俊岭,张翔,丁昇.模糊超扭曲滑模观测器在PMSM 中的研究与应用[J].重庆工商大学学报(自然科学版),2023,40(3):27 33.GAO Junling ZHANG Xiang DING Sheng.Study and application of fuzzy super-twisting sliding mode observer in PMSM J .Journal of Chongqing Technology and Business University Natural Science Edition 2023 40 3 27 33.Study and Application of Fuzzy Super-twisting Sliding Mode Observer in PMSM GAO Junling ZHANG Xiang DING ShengSchool of Electrical and Information Engineering Anhui University of Science and Technology Anhui Huainan 232000 ChinaAbstract Aiming at the problem of speed jitter caused by high-frequency switching value in the sliding mode function in the speed regulation process of permanent magnet synchronous motor PMSM sensorless system of traditional sliding mode control an improved strategy using fuzzy super-twisting second-order sliding mode observer FST-SMO was proposed.The new observer is based on the high-order sliding mode control theory which transfers the switching value of the sliding mode function to the high-order derivative and uses the integral operation of the algorithm to weaken the chattering of the switching value.At the same time considering that the gain of the traditional second-order sliding mode observer is fixed and cannot be adjusted according to the error a gain self-adjusting method based on fuzzy control was proposed.According to the error value and its change trend the current sliding mode gain was output by fuzzy algorithm which enhanced the stability and robustness of the system.The simulation model of permanent magnet synchronous motor based on fuzzy super-twisting sliding mode system was built in Simulink environment.The speed regulation simulation was carried out in different speed regulation intervals and compared with the speed fluctuation and rotor angle following of traditional sliding mode system simulation.The simulation results verify that the fuzzy super-twisting sliding mode observer has higher control accuracy and stronger adaptability the speed is stable and the angle following performance is superior and the chattering of speed has been reduced effectively.Keywords adaptive super-twisting sliding mode permanent magnet synchronous motor fuzzy control重庆工商大学学报(自然科学版)第40卷1㊀引㊀言随着碳达峰碳中和战略的推进,新能源汽车市场的竞争自今年以来愈演愈烈,永磁同步电机凭借体积小㊁转速响应灵敏㊁运行可靠等优点成为各大汽车厂商的主要选择㊂传统的电机转速传感器反馈系统对环境要求高㊁可靠性差无法适应复杂的路况,并且增加了系统的体积与成本,因此电机无传感器高精度控制已经成为新能源汽车的研究热点㊂在永磁同步电机中高速无感控制中主要有3种方案:扩展卡尔曼滤波法(EKF)㊁模型参考自适应法(MRAS)以及滑模控制法(SMO)㊂其中,滑模控制观测器的输入为电机α㊁β静止轴系下电压与电流,可由采集Iabc 与Uabc 计算得到㊂在观测器中α㊁β轴的估计电流与实际电流之差通过滑模算法的推演,可以得到静止坐标轴上的反电动势信息,其中就包含转速以及转子位置角度信息㊂但是传统滑模系统的反电动势中也包含了sgn 函数的高频开关信息,系统只能在稳定运行的滑模面上下切换并趋近,导致转速抖动大,无法做到高精度的转速调节㊂针对改善滑模控制的转速抖动这一课题,国内外很多学者提出了自己的解决方案,文献[1]提出了将sigmoid 函数应用于估算反电动势中,从而代替传统的高频开关函数,降低了因开关量带来的转速抖动现象㊂文献[2]提出了使用双曲正切函数来作为滑模的切换函数,减少了抖动的同时但增加了系统的运算量,在处理复杂系统时易造成一定的滞后性㊂文献[3]提出了采用二阶滑模的超扭曲算法以削弱抖动问题,然而滑模增益采用固定值的方法影响了电机的转速调节范围且系统抗干扰性差㊂这些文献提出了从不同方面的改进措施,目的都是为了降低滑模函数中开关量对系统的影响㊂以i d =0策略的空间矢量脉宽调制(SVPWM)双闭环系统为研究对象,引入基于模糊控制的改进超扭曲二阶滑模观测器,有效降低系统转速的抖动,并采用模糊控制获取滑模增益,提升系统的抗干扰性与鲁棒性㊂2㊀传统滑模控制系统2.1㊀表贴式永磁同步电机数学模型永磁同步电机在α㊁β轴静止系下的数学模型可以表示为下列形式:d i αd t =-R L i α+1L u α-1Le αd i βd t =-R L i β+1L u β-1L e βìîíïïïï(1)式(1)中:i α㊁u α㊁i β㊁u β分别为电机在静止坐标系下的α轴和β轴的电流电压;e α与e β为两轴对应的反电动势;R ㊁L 为定子的电阻与电感㊂α㊁β轴的感应反电动势为e α=-ωr φf sin θre β=ωr φf cos θr{(2)式(2)中:ωr ㊁φf 与θr 分别为同步转速㊁电机永磁磁链以及当前转子角度㊂2.2㊀滑模观测器设计设计滑模切换函数为s (x )=i s =^i s -i s(3)式(3)中:^i s ㊁i s 与i s 分别为α㊁β轴电流的预估值㊁实际值以及两者之差㊂根据电机数学模型可做如下表示:^i s =^i α^i βéëêêùûúúi s =i αi βéëêêùûúúe s =e αe βéëêêùûúú=ωe φf -sin θcos θéëêêùûúúìîíïïïïïïïï(4)根据式(4)可得:s ㊃(x )=^i ㊃s -i ㊃s =^i ㊃s --R L i s -1L e s +1Lu s()(5)式(5)中:s ㊃(x )为s (x )对时间的导数,则基于α㊁β轴电流的滑模估算可表达为^i ㊃α=-R L ^i α+u αL -K L sgn(i α)^i ㊃β=-R L ^i β+u βL -K L sgn(i β)ìîíïïïï(6)式(6)中:K 是滑模增益;sgn 为符号函数㊂通过式(1)与式(6)可以分析得到估算值与实际值电流误差为i ㊃α=-R L i α+e αL -K Lsgn(i α)i㊃β=-R L i β+e βL -K L sgn(i β)ìîíïïïï(7)系统运行于理想状态时,有电流的误差值为0,即:i α=0,i ㊃α=0i β=0,i ㊃β=0{(8)将式(8)代入式(7)中得到:e α=K sgn(i α)=Z αe β=K sgn(i β)=Z β{(9)82第3期高俊岭,等:模糊超扭曲滑模观测器在PMSM 中的研究与应用式(9)中:Z α与Z β即为含有高频开关函数的滑模函数㊂由此永磁同步电机α㊁β轴的预估感应反电势可写为^e α=K sgn(i α)^e β=K sgn(i β){为使滑模结构运行在相对稳定的状态,所需的条件为i αˑi ㊃α<0i βˑi ㊃β<0{即:i αˑi ㊃α=i αˑ-R L i α+e αL -K L sgn(i α)éëêêùûúú=1L(e α-K )-R L i 2α,i α>01L (e α+K )-R L i 2α,i α<0ìîíïïïï(10)i β与之同理㊂由式(10)可以得知K >max(|e α|,|e β|)即为滑模稳定运行的条件㊂^e α与^e β中包含了大量的高频开关信号不能直接用来计算,因此通常会加入低通滤波器滤波后,再根据公式推导进行转子角度与转速的运算㊂所以预估的α㊁β轴反电动势㊁转子角度以及转速的公式如下:E ^α=ωc s +ωc ^e αE ^β=ωc s +ωc ^e βθ^=arctan -^e α^e β^ωr =d θ^d t ìîíïïïïïïïïïïïï(11)式(11)中:E ^α㊁E ^β为经过滤波后的两轴感应反电动势;ωc 是低通滤波器设置的截止频率㊂则电机的转速估计值:^ωe =E ^2α+E ^2βφf因为系统加入了低通滤波器,所以α㊁β轴感应反电动势的相位会产生偏移,需要对预估的转子角度进行补偿,补偿角为tan -1ωrωc()㊂综上所述,可得滑模控制的系统框图如图1所示㊂ωr e fP Ii qi d=0P IP I U q U dU αU βi αi βi a i b2r /2s 2s /2rS V P WM I n v e r t e rC l a r k e P M S MS M O 观测器ωr＾θ＾图1㊀传统滑模控制系统框图Fig.1㊀Block diagram of traditional sliding mode control system3㊀模糊超扭曲滑模控制系统3.1㊀超扭曲滑模观测器设计传统滑模控制的一阶导数含有离散的开关量,而本文采用的二阶滑模把离散sgn 开关量放入其高阶导数中,因此开关量在通过算法的积分计算时,凭借积分本身的滤波效果成为连续函数,所以其一阶导数中不再含有离散开关量,这就从算法运算的角度上减弱了系统抖动㊂超扭曲滑模算法最早为Arie Levant 提出的一种高阶滑模控制方法㊂根据控制原理系统可做如下表示:d x d t =A (x ,t )+B (x ,t )uy =C (x ,t )ìîíïïï(12)式(12)中:A ㊁B ㊁C 是状态变量x 与时间t 的函数;x ㊁u ㊁y 分别为系统的状态变量㊁控制输入以及系统输出量㊂超扭曲滑模结构上为滑模变量的连续函数以及离散的微分,滑模变量为s =y ɡ-y ㊂根据超扭曲滑模的控制理论可做如下表达:u =K p s r sgn(s )+u 1+ρ1d u 1d t =K i sgn(s )+ρ2ìîíïïïï(13)式(13)中:K p ㊁K i 为二阶滑模增益;ρ为系统的扰动㊂超扭曲滑模算法要求其两个滑模增益需要满足以下不等式:K p >M MN m K i ȡ4M M N m 2㊃N M (K p +M M )N m (K p -M M )ìîíïïïïï(14)式(14)中:M M ȡM ,N M ȡN ȡN m ㊂其中M 与N 是由y 的二阶导数确定的:d 2y d t 2=M (x ,t )+N (x ,t )d ud t 为了得到更好的控制效果,式(13)中r 取值为92重庆工商大学学报(自然科学版)第40卷0.5㊂忽略扰动后其超扭曲算法可写为u =K p s 12sgn(s )+u 1d u 1d t =K i sgn(s )ìîíïïïï采用超扭曲算法设计α㊁β轴电流控制器时,定义滑模切换函数为s 1=i αɡ-i αs 2=i βɡ-i β{(15)式(15)中:i αɡ和i βɡ为估计的电流值;i α与i β为实际反馈的电流值;s 1和s 2为两者的误差㊂根据超扭曲滑模算法设计的控制器为E ɡ=K p s 12sgn(s )+E 1d E 1d t =K i sgn(s )ìîíïïïï(16)式(16)中:K p 与K i 需满足二阶滑模稳定条件式(14)㊂根据式(16),预估反电动势的控制精度主要由K p 与K i 两部分增益决定:K p 影响控制速度,K i 主要决定控制的精度㊂又可以写为E αɡ=K p 1s 112sgn(s 1)+ʏK i 1sgn(s 1)d tE βɡ=K p 2s 212sgn(s 2)+ʏK i 2sgn(s 2)d t ìîíïïïï(17)式(17)中:K p 1㊁K i 1与K p 2㊁K i 2为两组增益,积分项中合适的K i 取值可以降低因为离散开关量而导致的系统抖动㊂K i 选取的数值是由扰动上界所决定的,如若扰动上界较大,相对应的滑模增益K i 也应选取较大数值,但是大数值的增益也更容易引发滑模系统的抖动㊂如果系统相应的扰动上界已被明确,则使用超扭曲滑模能够迅速使系统消除误差并回到稳定运行的状态㊂然而在实际运用的过程中,一个复杂系统的扰动上界是很难被准确选取的,因此K i 的取值大小经常是通过经验适配的方法去尝试赋值,但是其取值的大小直接影响到了系统的稳定与否,而且固定的数值也不能根据扰动来自我调节㊂3.2㊀基于模糊控制的算法优化英国学者E.H.Mamdani 首次将模糊控制成功应用于工业控制领域,并且达到了超过传统数字控制的控制精度与稳定性,宣告了大规模应用模糊控制的时代来临㊂模糊控制将专家经验及物理规律使用语法描述成模糊规则,这种推理规则阐明了输出量根据输入量变化所需的控制趋势,所以模糊控制并不需要精确的系统数学模型就可以实现较为准确地控制㊂模糊控制的实现流程框图如图2所示㊂误差sd s /d t模糊化模糊规则库模糊推理去模糊化u图2㊀模糊控制的实现流程Fig.2㊀Implementation process of fuzzy control在超扭曲滑模永磁同步电机控制系统中,由于滑模增益K p 与K i 并没有明确的取值标准且取值固定,当系统运行在低速范围时,由于扰动与上界的不匹配的问题易产生抖动,削弱了整体的稳定性㊂因此,基于灵活控制滑模增益的思想,提出采取模糊控制的方法来输出增益K p ,再利用滑模稳定性条件式(14)确立的两者关系来确定K i 的取值㊂结合了模糊控制的超扭曲滑模观测器框图如图3所示㊂u α,u βi α,i βi α,i β＾＾s 1,s 2d s /d t模糊规则k 1反电动势估算E α＾＾E β转子角度与转速估算P M S M电流观测器图3㊀模糊超扭曲滑模观测器框图Fig.3㊀Block diagram of fuzzy super-twisting slidingmode observer图3中模糊控制的输入为α㊁β轴估计电流与实际电流的之差,根据专家经验可以得到其推理规则,即:当模糊控制输入的电流之差较大时,应当加大增益K p 以提升控制速度使误差缩小;当模糊控制输入的电流之差较小时,应该降低增益K p 以减小控制的超调量㊂当α㊁β轴的电流差变化率较大时,电机当前为启动或者控制误差较大的状态,使用更大的增益K p 可以更快地使系统回归稳定㊂与之相反,当α㊁β轴的电流差及其变化率较小时,降低滑模增益K p 可以削弱系统的超调使之趋稳㊂在模糊控制中,2个输入电流误差的论域选取为[-50㊀50],分为{负大,负小,零,正小,正大},记{NB,NS,ZO,PS,PB},隶属度函数选择为trimf 型㊂输出滑模增益K p 的论域选取[500㊀1500],分为{负小,小,零,正小,正大},记{NS,S,ZO,PS,PB},同样选取的隶属度函数为trimf 型㊂根据专家经验的变化规律,使用Mamdani 型语句(if 条件一and 条件二then 输出量变化)录入控制规则,具体规则如表1所示㊂3第3期高俊岭,等:模糊超扭曲滑模观测器在PMSM 中的研究与应用表1㊀模糊控制规则Table 1㊀Rules of fuzzy controls s㊃NB NSZO PS PB NB PB PB PS PS ZO NSPB PSPS ZO ZO ZO PS ZO ZO SSPS S ZO ZOPS PSPB ZOPS PS PBPB4㊀仿真校验4.1㊀仿真搭建用MATLAB 中SIMULINK 工具搭建模糊二阶滑模永磁同步电机控制系统㊂模糊超扭曲滑模电机系统仿真如图4所示㊂仿真中所采用的永磁同步电机具体参数如表2所示㊂给定PP PC o n t i n u o u s U d U q t h e t aU aU b U a l p h aU b e t ap u l s e c l a r k p a r k 变换p a r k 变换空间脉宽矢量调制［i q］［s p e e d ］i di qi a b c t h e t aF T S M O 观测角度i 0p i /2［s p e e d ］gA B CA B C V a b c l a b c ab cA B C 负载NSm T h e w mT e i q［s p e e d ］［i q］［a c t u a l -s p e e d ］［a c t u a l -s p e e d ］i n o u t模糊二阶，滑模观测器t h e t a U a b c w el a b cT m 图4㊀模糊超扭曲滑模电机系统仿真Fig.4㊀Simulation of fuzzy super-twisting sliding mode motor system表2㊀永磁同步电机参数Table 2㊀The parameters of PMSM参㊀数参数数值转子磁链/Wb 0.175定子电感/mH 0.0085定子电阻/Ω 2.875极对数4转动惯量/(kg ㊃m 2)0.0012直流测电压/V311图4中,将模糊控制与超扭曲滑模算法相结合并统一封装成FST -SMO 观测器模块,使用仿真封装的Mask 编辑功能,可以实现统一设置电机的DQ 轴电感以及定子电阻的功能,便于后期的调试整改㊂系统中多次使用From-to 模块来简化布线以便检查㊂4.2㊀仿真结果分析搭建的仿真中集成了模糊超扭曲滑模系统(FST-SMO)与传统滑模系统(SMO),以便于两者进行对比分析,仿真时长设置为0.2s㊂在0至0.04s 时转速设定为低速200r /min,0.04s 后转速提升至1500r /min,随后系统运行至0.2s 时仿真结束㊂4.2.1㊀转速稳定性对比运行仿真后,两系统的转速及误差波形对比如图5所示㊂151050.050.100.150.20t /sF S T S M O 与S M O 的实际转速转速/（r /m i n ）S M O 实际转速F S T S M O 实际转速?102(a )两系统全过程转速13重庆工商大学学报(自然科学版)第40卷2000-200-400-600-800-1000-1200-14000.050.100.150.20t /sF S T S M O 与S M O 实际转速与设定值误差转速/（r /m i n ）F S T S M O 实际转速与设定值误差S M O 实际转速与设定值误差(b )稳定后两系统转速与设定值误差图5㊀FST-SMO 系统与SMO 系统转速及误差对比Fig.5㊀Comparison of speed and error betweenFST-SMO and SMO图5(a)中,当0.021s 后转速稳定在200r /min 上下波动,两系统均有较好表现,实际转速误差均在ʃ2r /min 之内㊂仿真0.04s 后设定转速变为1500r /min,实际转速在0.06s 后进入稳定状态,此时对比两系统实际转速与设定值1500r /min 的误差,由图5(b)所示,传统滑模系统转速最大误差达到了17.33r /min,且波动明显;模糊二阶滑模系统转速最大误差为4.12r /min,比SMO 系统的转速误差减小了76.23%㊂综上分析,可得FST-SMO 系统较SMO 系统具有更优秀的转速稳定性㊂4.2.2㊀转子角度跟随性对比模糊二阶滑模系统与传统滑模系统的转子角度观测值与实际值对比如图6所示㊂0.80.70.60.50.40.30.20.100.0820.0840.0860.0880.0900.0920.0940.096t /sS M O 观测角度与实际角度θ/r a dS M O 观测角度S M O 实际角度(a )传统滑模观测角度与实际角度0.80.70.60.50.40.30.20.100.0820.0840.0860.0880.0900.0920.0940.096t /sF S T S M O 观测角度与实际角度θ/r a dF S T S M O 观测角度F S T S M O 实际角度(b )模糊二阶滑模观测角度与实际角度0.20-0.2-0.4-0.6-0.80.0820.0840.0860.0880.0900.0920.094t /sF S T S M O 与S M O 实际角度与观测角度误差θ/r a dF S T S M O 实际角度与观测角度误差S M O 实际角度与观测角度误差(c )FST-SMO 系统与SMO 系统转子角度误差对比图6㊀SMO 与FST-SMO 观测角度与实际角度对比Fig.6㊀Comparison of observed angle and actual anglebetween FST-SMO and SMO图6中,首先对两个系统的实际角度与观测角度取余后,进行两者的误差分析㊂由图6(c)可知,传统滑模的观测角度与实际角度在取余前误差为0.068rad,实际角度取余后观测角度需经109.89μs 才能进行取余操作,两者延时较大㊂而采用模糊超扭曲滑模时取余前两者误差仅为0.036rad,实际角度取余后经59.87μs 观测角度随即取余,观测角度跟踪性能明显优于传统滑模控制,观测器位置估计更精准,相较于传统滑模控制位置精度提升了48%㊂经过以上仿真分析与验证,采用了模糊超扭曲滑模观测器的电机系统,相较于传统滑模控制,在调速精度与转子位置跟随性方面均有较大提升,大幅度降低了转速抖振现象㊂5㊀结束语针对传统滑模控制系统的抖动问题,通过将模糊23第3期高俊岭,等:模糊超扭曲滑模观测器在PMSM中的研究与应用控制与高阶滑模控制相结合的方法,对滑模电机系统进行优化,并使用MATLAB搭建仿真进行验证㊂超扭曲滑模增益K p通过模糊控制确定,再根据高阶滑模增益关系式构造K i,从而实现了系统滑模增益的自适应动态调节㊂通过搭建传统滑模与模糊超扭曲滑模系统进行对比,验证了模糊超扭曲滑模系统的稳定性与可行性,相比较于传统滑模控制,在转速抖动与角度时延上均有较大提升,在低速段与中高速段均取得了较为理想的结果㊂参考文献References1 ㊀LIU J ZHANG W RIZZONI G.Robust stability analysis of DCmicrogrids with constant power loads J .IEEE Transactions on Power Systems 2018 33 1 851 860.2 ㊀张攀石照耀林家春等.基于双曲正切函数的改进型永磁同步电机无感矢量控制系统J .哈尔滨工程大学学报2021 42 5 710 718.ZHANG Pan SHI Zhao-yao LIN Jia-chun et al.Improved sensorless vector control system for permanent magnet synchronous motors based on hyperbolic tangent functions J .Journal of Harbin Engineering University 2021 425 710 718.3 ㊀LIANG D LI J QU R.Sensorless control of permanentmagnet synchronous machine based on second-order sliding-mode observer with online resistance estimation J .IEEE Transactions on Industry Applications 2017 53 4 3672.4 ㊀张洪帅王平韩邦成.基于模糊PI模型参考自适应的高速永磁同步电机转子位置检测J .中国电机工程学报2014 34 12 1889 1896.ZHANG Hong-shuai WANG Ping HAN Bang-cheng.Rotor position measurement for high-speed permanent magnet synchronous motors based on fuzzy PI MRAS J .Proceedings of the CSEE 2014 34 12 1889 1896.5 ㊀KIM H SON J LEE J.A high-speed sliding-mode observerfor the sensorless speed control of a PMSM J .IEEETransactions on Industrial Electronics 2011 5894069 4077.6 ㊀林辉刘芳璇王晓琴等.具有输入饱和的机车PMSM自适应模糊滑模控制J .电子设计工程2020 2814 108 112.LIN Hui LIU Fang-xuan WANG Xiao-qin et al.Adaptive fuzzy SMC for locomotive PMSM with input saturation J . Electronic Design Engineering 2020 28 14 108 112.7 ㊀周成林.永磁同步电机无位置传感器控制技术研究 D .杭州浙江大学2019.ZHOU Cheng-lin.Research on sensorless control technology of permanent magnet synchronous motor D .Hangzhou Zhejiang University 2019.8 ㊀杨淑英王玉柱储昭晗等.基于增益连续扩张状态观测器的永磁同步电机电流解耦控制J .中国电机工程学报2020 40 6 1985 1996.YANG Shu-ying WANG Yu-zhu CHU Zhao-han et al. Current decoupling control of PMSM based on an extended state observer with continuous gains J .Proceedings of the CSEE 2020 40 6 1985 1996.9 ㊀诸德宏汪瑶周振飞.基于模糊滑模算法的永磁同步电机无位置传感器矢量控制J .电机与控制应用2020 478 29 35.ZHU De-hong WANG Yao ZHOU Zhen-fei.Position sensorless vector control of PMSM based on fuzzy sliding mode algorithm J .Electric Machines and Control Application 2020 47 8 29 35.10 陈浩凌有铸陈孟元等.基于模糊滑模变结构的PMSM矢量控制的仿真研究J .重庆工商大学学报自然科学版2015 154 2 27 32.CHEN Hao LING You-zhu CHEN Meng-yuan et al. Research on the simulation of PMSM vector control based on fuzzy sliding mode variable structure J .Journal of Chongqing Technology and Business University Natural Science Edition 2015 154 2 27 32.责任编辑:田㊀静33。

基于代码生成的PMSM滑模控制感谢您阅读我们的PMSM滑模控制代码生成文档。

本文档将介绍PMSM（永磁同步电机）滑模控制的代码生成过程，以及控制器的设计细节和性能特性。

我们将从PMSM的数学模型开始，然后介绍滑模控制的基本原理和代码生成过程，最后将介绍控制器的性能测试和验证结果。

1. PMSM数学模型PMSM是一种使用永磁体作为励磁源的同步电机，它的数学模型可以用以下状态空间方程表示：x' = Ax + Buy = Cx其中x是状态变量，u是输入控制变量，y是输出变量。

A、B和C分别是状态空间方程的矩阵形式。

2. 滑模控制原理滑模控制是一种鲁棒控制方法，它在控制系统中引入一个滑模面，使得系统状态能够快速收敛到滑模面上并保持在上面。

滑模控制的基本原理是使用一个滑模控制律来使系统状态快速收敛到滑模面，并在滑模面上保持系统稳定。

滑模控制的优点是对参数不确定性和外部扰动具有很强的鲁棒性。

3. 代码生成过程为了实现PMSM的滑模控制，我们采用了Matlab/Simulink+Embedded Coder的工具链进行代码生成。

代码生成的过程包括以下几个步骤：（1）PMSM数学模型建立：根据PMSM的数学模型建立Simulink模型，包括状态空间方程和输出方程。

（2）滑模控制器设计：根据PMSM的数学模型设计滑模控制器，包括滑模面的选取和控制律的设计。

（3）代码生成：使用Embedded Coder工具进行代码生成，生成嵌入式控制器代码。

4. 控制器性能测试和验证我们使用Simulink模型对PMSM滑模控制器进行了性能测试和验证。

通过仿真和实际硬件测试，我们验证了控制器的性能和稳定性。

测试结果表明，PMSM滑模控制器具有良好的性能和鲁棒性，在参数不确定性和外部扰动的情况下依然能够保持系统稳定。

总结通过代码生成的方式实现PMSM滑模控制，我们能够快速、高效地实现控制器设计和验证。

PMSM滑模控制具有良好的性能和鲁棒性，适用于各种实际工程应用场景。

永磁同步电机矢量控制双滑模模型参考自适应系统转速辨识一、概述永磁同步电机（PMSM）作为一种高性能的电机类型，在电动汽车、风力发电、工业机器人等领域得到了广泛的应用。

为了实现PMSM的高效、稳定控制，对其转速的精确辨识至关重要。

传统的转速辨识方法往往受到参数摄动、外部扰动以及模型不确定性等因素的影响，导致辨识精度不高，难以满足高性能控制的需求。

研究新型的转速辨识方法，提高辨识精度和鲁棒性，对PMSM的控制性能提升具有重要意义。

近年来，模型参考自适应系统（MRAS）作为一种有效的参数辨识方法，在电机控制领域受到了广泛关注。

该方法通过构造一个参考模型和一个可调模型，利用两者的输出误差来调整可调模型的参数，从而实现参数的在线辨识。

而双滑模控制作为一种变结构控制方法，具有快速响应、强鲁棒性等优点，能够有效地处理系统中的不确定性和扰动。

本文提出了一种基于永磁同步电机矢量控制的双滑模模型参考自适应系统转速辨识方法。

该方法结合了双滑模控制的优点和模型参考自适应系统的参数辨识能力，旨在提高PMSM的转速辨识精度和鲁棒性。

建立了PMSM的矢量控制模型，作为参考模型设计了一个双滑模控制器，用于实现转速的精确辨识通过仿真和实验验证了所提方法的有效性和优越性。

本文的研究内容不仅有助于推动永磁同步电机控制技术的发展，还为其他类型电机的转速辨识提供了有益的参考和借鉴。

1. 永磁同步电机的重要性和应用领域。

永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Machine，简称PMSM）具有重要的意义和广泛的应用领域。

永磁同步电机结构简单，由定子、转子和端盖等部件构成，采用永磁体提供励磁，省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电机运行的可靠性。

由于无需励磁电流，永磁同步电机没有励磁损耗，提高了电机的效率和功率密度。

在应用领域方面，永磁同步电机被广泛用于位置跟踪控制系统中，如电动汽车、工业自动化、风力发电、家电和办公设备、医疗设备、水泵和压缩机、磁悬浮列车、电力工业以及新能源领域等。

基于代码生成的PMSM滑模控制关键词：永磁同步电机；滑模控制；代码生成；MATLAB/Simulink随着电力电子技术和计算机技术的不断发展，基于代码生成的控制设计方法逐渐成为研究和工程实践中的重要手段。

基于代码生成的控制方法可以将控制算法设计原型快速部署到实际控制器中，提高了控制系统的开发效率和可靠性。

本文以PMSM为研究对象，基于代码生成的方法对PMSM进行滑模控制器的设计和实现，通过MATLAB/Simulink对PMSM进行模拟仿真，验证了基于代码生成的PMSM滑模控制方法的有效性和可行性。

二、PMSM滑模控制原理滑模控制（SMC）是一种强鲁棒性的控制方法，其核心思想是通过引入滑模面来抑制外部扰动和不确定性对系统的影响，使得系统在滑模面上运动，从而实现对系统的稳定控制。

PMSM系统动态方程如下所示：\begin{array}{c}\frac{\text {d}}{\text {d} t} \overrightarrow{X}=f\left(\overrightarrow{X}, \overrightarrow{U}\right) \\\overrightarrow{Y}=g\left(\overrightarrow{X}, \overrightarrow{U}\right)\end{array}\overrightarrow{X}为系统状态变量，\overrightarrow{U}为系统输入变量，\overrightarrow{Y}为系统输出变量，f和g分别为系统的状态方程和输出方程。

PMSM的滑模控制器设计步骤如下：1. 设计滑模面：为PMSM系统设计一个包含状态变量和控制变量的滑模面，使得系统在滑模面上的动态行为具有较好的特性；2. 设计滑模控制律：基于滑模面设计PMSM的滑模控制律，使得系统的状态变量在滑模面上收敛到零；3. 确定控制器参数：根据系统的参数和性能要求，确定滑模控制器的参数。