永磁同步电机调速系统的滑模控制

滑模控制永磁同步电动机的矢量控制技术永磁同步电动机/滑模控制/抖振削弱/边界层1引言永磁同步电动机具有结构简单、体积小、重量轻、没有机械换向器、坚固耐用、无需太多维护的优点。

这些使得永磁同步电动机在数控机床、航空航天等领域中得到广泛应用。

目前永磁同步电动机大多采用矢量控制，包括由PI调节器构成的速度和电流的双闭环。

这样的系统具有结构简单、稳定性好、稳态精度高等优点，但存在响应不够快速和抗负载扰动能力有限等弊端。

高性能的永磁同步电动机控制系统需要同时具备快速的响应能力、极强的抗扰能力以及无超调、无静差、精度高的特点。

传统的PI控制是利用不变的参数来处理变化的动态过程，因此很难解决快速性和准确性的矛盾。

近些年来，一些现代控制理论相继被引入到交流调速系统中。

其中滑模变结构控制不受参数变化和外部扰动的影响，具有很好的自适应性和鲁棒性。

同时这种控制方法无需对系统的精确观测，控制算法相对简单，易于数字化实现，使得它得到研究人员的重视。

现在对于滑模变结构控制器的研究重点主要在控制律的求取和简化以及抖振的消除。

本文针对永磁同步电动机矢量控制系统，设计了滑模变结构的转速控制器。

采用积分方式的变结构控制策略，对滑模速度控制系统进行一阶建模，在滑模线的设计中引入状态的积分项，省去实现滑模速度控制所必需的加速度信号。

并与传统的PI控制器进行了比较研究，结果表明滑模变结构转速控制器具有良好的动态性能和较强的抗干扰能力。

2永磁同步电动机数学模型为便于分析，作如下假设：忽略铁心饱和；不计涡流和磁滞损耗；反电势为正弦波形。

对于表贴式永磁同步电动机，可以得到其在d、q坐标系下的电压及磁链方程。

(1)(2)式中ud，uq；id，iq；Ld，Lq分别为d、q轴电压、电流及电感；R s为定子电阻；Ψf为永磁体产生的磁链；ωr为转子电角速度；p为微分算子。

对于采用i d =0控制的表贴式永磁同步电动机，L d=L q=L，则电磁转矩方程可表示为(3)电机运动方程为(4)式中为Te为电机电磁转矩；TL为负载转矩；J为转子和负载的总转动惯量；Pn为电机转子极对数；B 为粘滞摩擦系数。

毕业论文——基于线性滑模控制的永磁同步电机速度调节器设计永磁同步电机是一种先进的电机类型，具有高效率、高功率密度和高动态性能等优点，在工业控制领域有着广泛的应用。

而电机速度调节器是控制永磁同步电机转速的关键部分，对电机的性能和工作稳定性有着重要影响。

本文基于线性滑模控制的永磁同步电机速度调节器进行设计研究，通过分析电机的动态特性和控制原理，有效地实现了电机速度的高精度控制。

首先，文章介绍了永磁同步电机的基本原理和数学模型。

通过对电机的结构和工作原理进行详细描述，建立了电机的动态方程和状态空间模型，并分析了电机转速控制中的难点和挑战。

接着，文章详细阐述了线性滑模控制的基本原理和设计方法。

线性滑模控制是一种有效的非线性控制方法，通过引入滑模面和滑模控制器，达到系统的稳定控制和抗干扰能力。

文章详细介绍了滑模面的选择和设计，以及滑模控制器的参数调节方法，提出了一种适合永磁同步电机速度控制的滑模控制策略。

然后，文章介绍了基于线性滑模控制的永磁同步电机速度调节器的设计和实现。

通过对滑模控制器的数学模型进行建立，提出了一种基于状态反馈的滑模控制器设计方法，对永磁同步电机速度进行闭环控制。

通过仿真和实验验证，证明了设计的滑模控制器在永磁同步电机速度控制中的有效性。

最后，文章总结了基于线性滑模控制的永磁同步电机速度调节器的设计研究，并展望了未来的研究方向。

基于线性滑模控制的永磁同步电机速度调节器具有控制精度高、抗干扰能力强等优点，对于提升永磁同步电机的性能和控制稳定性具有重要意义。

总之，本文基于线性滑模控制的永磁同步电机速度调节器进行设计研究，通过分析电机的动态特性和控制原理，提出了一种适用于永磁同步电机速度控制的滑模控制策略，并通过仿真和实验验证了滑模控制器的有效性。

该研究对于实现永磁同步电机的高精度速度控制具有重要意义。

西安航空学院毕业设计（论文）毕业设计（论文）基于线性-滑模控制的永磁同步电机速度调节器设计指导老师：肖海峰学生：刘劭枫学号：1030301133921班级：电气1339专业：电气自动化技术院系：电气工程系学校：西安航空学院随着电力电子技术、微型计算机技术、稀土永磁材料和控制理论的飞速发展，永磁同步电动机在中小功率的运动控制系统中得到了广泛应用，尤其是在伺服传动领域，永磁同步电动机逐步取代直流电动机、步进电动机成为伺服驱动的发展方向。

因此，研究以永磁同步电动机为执行电机、以数字信号处理器为核心器件、采用矢量控制策略实现全数字式的永磁同步电动机系统具有十分重要的现实意义。

本文首先建立了永磁同步电动机的数学模型，深入研究了永磁同步电动机的矢量控制理论，并在此基础上讨论了永磁同步电动机的控制方案，经比较矢量控制的四种电流控制方法，确定了基于i d=0的矢量控制方案及其电流反馈控制系统结构，并分析了电流解耦的主要影响因素。

最后从滑模变结构理论出发，针对永磁同步电动机矢量控制系统，设计了滑模变结构与PI的组合速度环控制器，克服了常规滑模控制器(VSC)在滑模面附近的高频颤动，提高了稳态精度。

随后利用Matlab软件建立了基于滑模变结构的永磁同步电动机矢量控制系统的仿真模型，并在此基础上进行了大量的仿真研究。

同时结合实际系统，介绍了以TMS320F2812力控制核心的全数字化永磁同步电机控制系统的硬件和软件设计，对控制系统硬件和软件各部分的结构和功能作了详细阐述。

此外，还利用所建立的实验平台进行了大量的实验研究。

仿真及实验结果均表明本系统具有良好的动静态特性以及较高的精度。

可以满足伺服控制的需要。

关键词永磁同步电动机；矢量控制；滑模变结构组合控制；空间电压矢量脉宽调制摘要 (2)第1章绪论 (4)1.1设计的背景介绍 (4)1.2 PMSM及其控制技术发展的概况 (5)第2章PMSM的数学模型 (6)2.1 PMSM的数学模型 (6)2.1.1静止坐标系下永磁同步电机的数学模型 (6)2.1.2旋转坐标系下PMSM的数学模型 (8)2.2 PMSM矢量控制的基本原理 (10)2.2.1矢量控制电流反馈解耦系统结构分析 (11)2.2.2坐标变换 (12)第3章基于滑模控制的速度调节设计 (14)3.1滑模变结构控制基本原理 (14)3.1.1滑动模态的定义及数学表达 (14)3.1.2滑模变结构控制的设计方法 (15)3.2滑模变结构速度控制器 (15)3.2.1永磁同步常规滑模速度控制器的设计 (15)3.2.2滑模控制与PI结合控制器的设计 (17)第4章系统仿真分析 (18)4.1 MATLAB简介 (18)4.2 PMSM控制系统的仿真结果和波形分析 (19)结论 (22)参考文献 (23)第1章绪论1.1 设计的背景介绍随着现代工业自动化的发展，对伺服控制系统提出了更多性能方面的要求，而以永磁同步电动机( PMSM)为执行机构的伺服系统由于具有稳定性好、精度高和功率大等特点，使其逐渐成为现行伺服系统的主流。

积分型滑模控制算法在永磁同步电机调速系统中的应用的开题报告一、选题背景及意义近年来，永磁同步电机（PMSM）由于具有功率密度高、效率好、响应快等优点，被广泛应用于各类设备和系统中，例如电动车、工业控制、风能发电等领域。

而PMSM的调速系统设计是其中关键的一项任务，不仅涉及到控制理论和方法的应用，还需要对电机系统和电磁特性等有深入了解，因此对于研究和开发调速系统技术具有重要性。

滑模控制作为一种常用的控制方法，在电机控制领域也被广泛采用。

相比于传统的PID控制，滑模控制算法具有鲁棒性好、响应速度快、抗干扰能力强等优点，适用于电机系统控制的非线性、时变等复杂问题。

而基于滑模控制的积分型滑模控制算法，则可以进一步提高系统的性能和稳定性，被视为一种高级的控制方法，因而也被广泛应用于电机控制和调速系统中。

因此，本文的研究重点是在PMSM调速系统中应用积分型滑模控制算法，探究其在实际应用中的效果和优势，为电机控制理论和应用提供参考。

二、研究目的和内容本文旨在探究积分型滑模控制算法在PMSM调速系统中的应用，主要研究目的包括以下几点：1. 总结和分析传统PMSM调速系统的特点和设计方法，包括采用PID控制、矢量控制等方法。

2. 研究滑模控制在PMSM控制中的应用和优劣，探究如何优化滑模控制算法的设计和实现。

3. 探究并应用积分型滑模控制算法，分析其在PMSM调速系统中的效果和优势，与传统控制方法进行比较。

4. 在仿真和实际系统实验的基础上，进行算法的验证和优化。

本文的研究内容主要包括基础理论探讨、算法设计、仿真验证和实际应用实验等几个方面，旨在为PMSM调速系统的优化设计和实际应用提供有效的解决方案和支持。

三、研究方法和技术路线本文将采用如下的研究方法和技术路线：1. 首先，对PMSM控制和调速系统的基本理论进行梳理和总结，包括传统控制方法、电机模型和特性等。

2. 其次，研究和分析滑模控制算法在PMSM调速系统中的应用和优势，了解其原理和特点。

微电机MICROMOTORS第54卷第2期2021年 2月Vol. 54. No. 2Feb.2021永磁同步电机调速系统二阶滑模控制器的设计黄鹤松1,王 芮1,宋承林2,张鸿波2（1.山东科技大学电气与自动化工程学院，山266590；2.青岛中加特电气股份有限公司，山东青岛266000）摘 要：在表贴式永磁同步电机调速系统中，针对经典PI 控制中超调大、鲁棒性差、易受负载扰动等问题，设计一种基于 滑模 的 器，采用 型滑模面，通过 数 了其在有限时间 ， 应用于节，对参数变化 感的优点；并针对 扰动问题， 一种 矩 器，矩值补偿到电流中，减了 扰动对系统的 $仿真和实验结 ， 永磁 电机的调速性能，响应 快 超调，系统鲁棒性强。

关键词：永磁 电机； 滑模 ； 矩观测器；负载扰动中图分类号：TM351； TM341: TP273 文献标志码：A文章编号：1001-6848（2021）02-0055-06Design of Second Order Sliting Mode Controller Based on PMSMSpeeS Regulation SystemHUANG Hesong 1，WANG Rui 1，SONG Chenlin 2，ZHANG Hongbo 2(1. Collegc cf Electrical Engineering anC AutoEatioo ， ShanCong University qf Science anC Tchnology ，QingCao ShanCong 266590， China ； 2. QingCao CCS Electric Co.，LtO.， QingCaoShanCong 266000， Chyna )Abstract : In the surface-mounted permanent maanel synchronous motor speed control system ，the problems of targe overshoot ，poor vbustnrs and susceptibgity to toad disturbance in tassic PI control are addressed. A controller based on the second-order sliding mode algorithm was designed. The inUgral sliding mode sur ­face was adopted. The convergence in finite tima was proved by Lyapunov functUn , and it was appied to the speed control. It is insensitivv to the change of intemal parameters aiming at the problem of load disturb ­ance ，a load torque observer was designed to compensate the observed vvlua of the load torque into the cur ­rent to reduce the inauenco of the load disturbance on the system. Simulation and expe/mental results showthat the control method improvvs the speed re-ulation system of the permanent maanel synchronous motor sig-nificontly ，con respond quickly to a givvn speed without ovvrshoot ，and it has strong vbustnrs.Key words : permanent maanel synchronous motor ； second-order sliding mode ； load torque obsrver ； load disturbance0引言贴式永磁电机因其体积小、效率高、功率密度大、等点，在、扌造、备等领域 广泛应用。

永磁同步电机新型滑模观测器无传感器矢量控制调速系统一、本文概述随着现代电力电子技术和控制理论的不断发展，永磁同步电机（PMSM）因其高效率、高功率密度和优良的控制性能在诸多领域，如电动汽车、风力发电、工业自动化等，得到了广泛应用。

然而，传统的PMSM控制系统通常依赖于位置传感器来获取电机的转速和位置信息，这不仅增加了系统的复杂性，还降低了系统的可靠性和稳定性。

因此，研究并开发无传感器矢量控制调速系统对于提高PMSM的性能和适用范围具有重要意义。

本文旨在研究一种新型的滑模观测器无传感器矢量控制调速系统，旨在解决传统PMSM控制系统对位置传感器的依赖问题。

文章将介绍永磁同步电机的基本工作原理和控制策略，为后续研究奠定理论基础。

接着，将详细阐述滑模观测器的设计原理及其在PMSM无传感器控制中的应用，包括滑模观测器的数学模型、稳定性分析和优化方法。

在此基础上，将探讨基于滑模观测器的无传感器矢量控制调速系统的实现方法，包括转速估计、矢量控制和调速策略等。

通过仿真和实验验证所提系统的有效性和优越性，为PMSM无传感器控制技术的发展提供新的思路和解决方案。

本文的研究不仅对于提高PMSM的性能和稳定性具有重要意义，也为其他类型电机的无传感器控制提供了有益的参考和借鉴。

本文的研究成果有望为相关领域的技术创新和应用推广提供理论支持和实践指导。

二、永磁同步电机及其控制系统概述永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）是一种高性能的电动机，其设计基于同步电机的原理，并采用永磁体作为其磁场源，从而省去了传统电机中的励磁绕组和相应的励磁电流。

由于其高功率密度、高效率以及优良的调速性能，PMSM在电动汽车、风电、工业自动化等领域得到了广泛应用。

PMSM的控制系统是实现其高性能运行的关键。

传统的PMSM控制系统通常依赖于高精度的位置传感器（如光电编码器或霍尔传感器）来获取电机的转子位置信息，进而实现准确的矢量控制。

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。

永磁同步电机调速系统的滑模控制研究工作过程中，为复杂的工业控制问题提供简单的解决方法，因此，非常的适用于永磁同步电机调速系统中滑模控制系统的设计。

1 永磁同步电机的数学模型与传统的电动机数学模型相比，永磁同步电动机的数学模型具有无可比拟的优越性，其模型简便，易于求解，在实际的建模过程中，根据实际数据情况，提出相应的建模假设：假设磁路是线性的;假设字气隙中，永磁体磁场为正弦分布;核心涡流和磁滞损耗不计算在内，其方程为：（1）对于表面式PMSM有，所以有转矩方程：（2）机械运动方程：（3）式中：指的是，电压;指的是，电流;指的是，电感;r指的是，电阻;P指的是，极对数;指的是，磁链;指的是，电磁转矩;指的是，负载转矩;J指的是，转动惯量;指的是，转子电角速度。

2 滑模控制器设计2.1 趋近律滑模滑模变结构控制过程包括两个阶段：正常运动和滑动模式。

一般滑动模式控制仅考虑接近滑动表面并满足稳定性条件的能力，但稳定性条件不反映运动的方式。

接近的法则可以更好地保证正常运动阶段的质量。

当远离开关表面移动时，适当的接近法可以将移动点设计到开关表面，以加速系统的动态响应。

（4）式中，、k都是大于零的常数。

式（4）中令s>0有（5）解微分方程得：（6）当s>0，s（t）=0时有：由此可以求得：（7）由上式可以看出，参数K能够在有限的时间内，通过参数大小的变动，影响达到滑动表面的时间。

增加K值，其相应速度随之变快，但是，K值过大，也会产生负面作用，导致滑面速度过大。

所以，在实践中，应考虑K值的变化，将其与实际状态相结合进行调整。

2.2 控制量的求取取PMSM系统的状态变量为式中—给定;—实际转速。

令A，可得系统的状态空间：（9）设计系统的滑模面S为：（10）根据公式（5），可以自由选择指数趋近律，从而控制S形式趋近律法中的控制变量，然后生成下列方程：（11）如图1所示，根据控制变量的结构流程图，加上DSP编程，能够简化方程的求解步骤，提高方程的求解正确率。

永磁同步电机滑模控制永磁同步电机滑模控制是一种常用的控制方法，能够实现对永磁同步电机的精确控制。

本文将介绍永磁同步电机的基本原理，滑模控制的基本思想和具体实现方法，并讨论永磁同步电机滑模控制的优缺点及应用前景。

永磁同步电机是一种利用永磁体产生磁场与电流产生的磁场相互作用来实现机械能转换的电机。

它具有高效率、高功率密度、高控制精度等优点，广泛应用于工业生产和交通运输等领域。

然而，由于永磁同步电机具有非线性和强耦合等特点，传统的控制方法难以满足其高性能控制的要求，因此需要采用先进的控制方法。

滑模控制是一种基于状态反馈的控制方法，其基本思想是通过引入一个滑模面，使系统状态在滑模面上滑动，从而实现对系统的控制。

在永磁同步电机滑模控制中，滑模面通常选择为电流误差和速度误差的线性组合。

通过不断调节控制器的输出，使滑模面上的状态滑动到零点附近，从而实现对电机的精确控制。

具体实现永磁同步电机滑模控制的方法有很多，其中一种常用的方法是采用最速滑模控制策略。

该策略通过选择合适的滑模面和控制器参数，使得系统状态在滑模面上的滑动速度最大，从而加快系统的响应速度。

同时，为了保证系统的稳定性，还需要引入柔化技术和扩张技术等辅助控制手段。

永磁同步电机滑模控制具有许多优点。

首先，它能够实现对永磁同步电机的精确控制，具有良好的动态性能和稳态性能。

其次，滑模控制不依赖于系统的精确数学模型，对系统参数的变化和不确定性具有较强的鲁棒性。

此外，滑模控制还具有简单、易实现、计算量小等特点，适用于实时控制系统。

然而，永磁同步电机滑模控制也存在一些缺点。

首先，滑模控制需要选择合适的滑模面和控制器参数，这对控制器的设计和调试提出了一定的要求。

其次，滑模控制存在滑模面上的抖动问题，可能会对系统的稳定性和控制精度产生一定的影响。

此外，滑模控制对系统的测量误差和噪声具有一定的敏感性，需要采取相应的抗干扰措施。

尽管永磁同步电机滑模控制存在一些局限性，但其在高性能控制领域仍具有广泛的应用前景。

基于滑模变结构的表面式永磁同步电机速度与位置控制一、本文概述本文旨在探讨基于滑模变结构的表面式永磁同步电机（Surface-Mounted Permanent Magnet Synchronous Motor, SPMSM）速度与位置控制的研究。

滑模变结构控制作为一种先进的非线性控制方法，具有快速响应、强鲁棒性和易于实现等优点，在电机控制领域得到了广泛应用。

SPMSM作为一种高性能的电机类型，具有高功率密度、高效率和优良的动态性能，因此在工业自动化、电动车辆和航空航天等领域具有广泛的应用前景。

本文将详细介绍基于滑模变结构的SPMSM速度与位置控制策略，包括滑模变结构控制的基本原理、SPMSM的数学模型、滑模控制器的设计以及实验验证等方面。

通过理论分析和实验研究，本文旨在揭示滑模变结构控制在SPMSM速度与位置控制中的有效性，并为其在实际应用中的推广提供理论依据和技术支持。

本文还将对滑模变结构控制在实际应用中可能遇到的问题和挑战进行探讨，以期为未来相关研究提供参考和借鉴。

二、滑模变结构控制理论基础滑模变结构控制（Sliding Mode Variable Structure Control，简称SMVSC）是一种非线性控制方法，具有对系统参数摄动和外部干扰不敏感的特性，因此在电机控制领域得到了广泛应用。

SMVSC的核心思想是通过设计合适的滑模面和控制律，使系统状态在滑模面上做滑动运动，从而实现对系统的高性能控制。

对于表面式永磁同步电机（Surface-Mounted Permanent Magnet Synchronous Motor，简称SPMSM）的速度与位置控制，滑模变结构控制能够有效地处理系统中的不确定性和非线性因素，提高系统的鲁棒性。

在SPMSM的控制中，滑模面通常设计为电机速度和位置的函数，通过调整控制律使得系统状态在滑模面上滑动，从而实现速度和位置的精确控制。

鲁棒性强：滑模变结构控制对系统参数摄动和外部干扰具有很强的抑制能力，因此在实际应用中能够保持良好的控制性能。

永磁同步电机滑模控制的国内外研究随着电动汽车、风力发电和工业自动化等领域的迅猛发展，永磁同步电机作为一种高效、低噪音的电动机，受到了广泛关注。

而永磁同步电机的控制技术中，滑模控制因其对系统参数变化、外部扰动等因素具有较强的鲁棒性和抗干扰能力，成为了研究热点之一。

本文将围绕永磁同步电机滑模控制的国内外研究现状展开全面的分析和总结，以期为相关研究提供借鉴和参考。

一、国外研究现状1. 研究背景与意义在国外，永磁同步电机滑模控制相关研究已经取得了一系列重要的成果。

随着电动汽车市场的快速发展，美国、日本等国家的学者和企业对永磁同步电机的控制技术进行了深入研究，提出了许多具有重要实用价值的成果和技术方案。

2. 研究现状在永磁同步电机滑模控制研究方面，国外学者主要集中在滑模控制器设计、适用性分析和实验验证等方面展开深入研究。

他们提出了许多针对永磁同步电机特性的滑模控制器设计方法，包括基于模型的滑模控制、基于自适应方法的滑模控制等。

他们也通过仿真和实验验证等手段，验证了永磁同步电机滑模控制的有效性和鲁棒性。

3. 存在问题与展望然而，国外研究在永磁同步电机滑模控制方面仍存在一些问题，如对大功率、高速度永磁同步电机的滑模控制研究较少、对滑模控制参数设计方法的进一步优化等。

展望未来，国外学者希望能够通过更深入的研究，进一步提高永磁同步电机滑模控制的性能和适用性，为电动汽车等应用领域提供更好的控制方案。

二、国内研究现状1. 研究背景与意义在国内，永磁同步电机滑模控制研究也取得了一系列重要的成果。

随着国家对新能源汽车和高效电机的大力支持，国内学者和企业对永磁同步电机的控制技术进行了广泛而深入的研究，取得了一系列重要成果。

2. 研究现状国内研究主要集中在永磁同步电机滑模控制的理论基础研究、滑模控制器设计和应用性能验证等方面。

他们提出了一些针对永磁同步电机特性的滑模控制器设计方法，包括基于模型的滑模控制、基于自适应方法的滑模控制等，并开展了大量的仿真和实验验证工作，验证了滑模控制在永磁同步电机中的有效性和鲁棒性。

天津职业技术师范大学Tianjin University of Technology and Education毕业设计专业：自动化班级学号：自0902-11学生姓名：林建平指导教师：韩春晓教授二〇壹叁年六月天津职业技术师范大学本科生毕业设计滑模控制永磁同步电动机调速系统Sliding Mode Control for PMSM Drive System专业班级：自0902学生姓名：林建平指导教师：韩春晓教授学院：自动化学院2013年6月摘要对于转子直流励磁的同步电动机，若采用永磁体取代其转子直流绕组则相应的同步电动机就成为永磁同步电动机。

而永磁同步电动机具有结构简单，体积小、重量轻、损耗小、效率高、功率因数高等优点，主要用于要求响应快速、调速范围宽、定位准确的高性能伺服传动系统和直流电机的更新替代电机。

由于永磁同步电动机对内部振动很敏感，所以引入了滑模变结构控制控制策略（SMC）以提高系统的鲁棒性。

本文给出了一种变参数SMC方法，对SMC控制器进行设计并对其仿真和实验研究，该方案设计的SMC控制器表达式和PI控制一样简单，结果证明所设计的SMC控制器能有效的提高系统的鲁棒性和动态性。

关键词：PI控制；永磁同步电动机；SMC控制；鲁棒性ABSTRACTFor synchronous motor rotor DC excitation, synchronous motor with permanent magnet rotor if replaced the DC winding corresponding becomes the permanent magnet synchronous motor. The permanent magnet synchronous motor has the advantages of simple structure, small volume, light weight, low loss, high efficiency, high power factor, advantages, mainly for fast response, wide speed range, accurate positioning and high performance servo drive system and DC substitute motor. Permanent magnet synchronous motor is very sensitive to the vibration, so the sliding mode variable structure control strategy (SMC) to improve the robustness of the system. This paper presents a method of variable parameters SMC, SMC controller is designed and the simulation and experimental study on SMC expression and PI controller, control the design as simple, results show that the designed SMC controller can improve system robustness and dynamic performance effectively.Key Words：PI control, Permanent magnet synchronous ,Sliding mode control, Robustness目录1 引言 (1)1.1永磁同步电动机的发展概况和发展前景 (1)1.2永磁同步电机控制系统的发展历程 (1)1.3滑模控制永磁同步电动机的概述 (2)2永磁同步电动机的数学模型和工作原理 (4)2.1永磁同步电动机稳态方程 (4)2.2永磁同步电动机的双反应理论 (5)2.3永磁同步电动机的等效电路 (6)2.4永磁同步电动机的损耗和效率 (7)2.5永磁同步电动机的数学模型 (8)3控制器的设计 (11)3.1滑模变结构控制的基本定义 (11)3.2滑模变结构控制系统的原理和设计方法 (12)3.3滑模变结构控制的特点 (13)3.4 SMC控制器的设计 (14)3.5稳定性分析 (15)3.6 SMC控制器与PI控制器的比较 (16)4仿真和实验研究 (18)结论 (21)参考文献 (22)致谢 (24)1 引言1.1永磁同步电动机的发展概况和发展前景近年来，随着电力电子技术的新型电机控制理论和稀土永磁材料，永磁同步电机的快速普及和应用的快速发展。