永磁同步電機(jī)位置伺服系統(tǒng)滑模控制研究

蔣夢(mèng)琴, 高強(qiáng)， 劉靜寶， 曾令夢(mèng)， 侯遠(yuǎn)龍

(1.南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 南京 210094；2.北方重工業(yè)集團(tuán)有限公司科研所，內(nèi)蒙古 包頭 014033)

0 引 言

永磁同步電機(jī)(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM) 以高效率、高可靠性及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)著稱，如今被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)中[1]。但PMSM是一個(gè)多變量、強(qiáng)耦合的非線性系統(tǒng)，在PMSM位置伺服系統(tǒng)中常常存在摩擦甚至機(jī)械傳動(dòng)間隙等[2]54，還有系統(tǒng)外部干擾的存在，都制約著電機(jī)控制性能的提高。常規(guī)PID控制已經(jīng)很難滿足高精度、高性能的位置跟蹤。

近年來(lái)，滑模控制因其具有快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)和對(duì)系統(tǒng)參數(shù)攝動(dòng)及外部干擾不敏感等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電機(jī)控制中[2-3]14，但其存在“抖振”問(wèn)題，影響控制精度，故需考慮抑制抖振。故有Terminal滑模控制[4]策略的提出，其較傳統(tǒng)的線性滑模控制來(lái)說(shuō)，無(wú)切換項(xiàng)，故可有效地消除抖振現(xiàn)象。Terminal滑模控制針對(duì)的是跟蹤誤差收斂性問(wèn)題，它在滑動(dòng)超平面的設(shè)計(jì)中引入非線性函數(shù)，構(gòu)造Terminal滑模面，使跟蹤誤差可以在有限時(shí)間內(nèi)收斂到零；然而，Terminal滑模控制在收斂時(shí)間上未必是最優(yōu)的，為此，文獻(xiàn)[5-6]提出了一種新型全局快速Terminal滑動(dòng)模態(tài)，現(xiàn)被廣泛應(yīng)用于電機(jī)控制領(lǐng)域。

另外，通過(guò)干擾觀測(cè)器，可以對(duì)系統(tǒng)中的部分不可測(cè)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)控制，如可以觀測(cè)系統(tǒng)外部干擾。文獻(xiàn)[7]設(shè)計(jì)了一種基于二元控制理論的干擾觀測(cè)器，它用觀測(cè)到的干擾來(lái)作為前饋補(bǔ)償，以此減弱了抖振。

本文將全局快速終端滑模控制(Global Fast Terminal Sliding Mode Control，簡(jiǎn)稱GFTSMC)技術(shù)應(yīng)用于PMSM位置伺服控制系統(tǒng)中，來(lái)提高其跟蹤性能；……