多新息模型辨識PMSM雙曲正切滑模定位控制

魏金科，安小宇

（1.河南輕工職業學院機電工程系，河南 鄭州 450002；2.鄭州輕工業大學電氣信息工程學院，河南 鄭州 450002）

1 引言

永磁同步電機具有結構簡單、重量輕、體積小、功率密度高等優點，在數控機床、電動汽車、機器人等高精度伺服驅動領域得到廣泛應用[1-2]。然而，工作環境的復雜多變，永磁同步電機中的模型參數、摩擦等不確定因素加大了永磁同步電機系統控制的難度。

PID控制是永磁同步電機控制最常用的方法，在穩定的工況下具有較好的性能，但對外部擾動比較敏感[3]；為了增強對模型參數變化和負載擾動的抑制能力，文獻[4]將模糊控制理論引入到PID控制，但模糊規則難于確定；基于神經網絡PID控制也被用來實現電機的控制，通過神經網絡在線補償PID控制增益，而神經網絡的權值和隱含層個數往往依靠個人經驗[5]；文獻[6]設計了一種帶積分狀態反饋的魯棒控制器，系統外部擾動通過干擾估計來實現；文獻[7]通過線性逼近實現永磁同步電動機的非線性解耦，然后采用標準綜合魯棒控制方法設計了近似線性系統的線性控制器，對系統參數不確定具有較強的魯棒性，而對負載擾動較為敏感；文獻[8]提出了一種基于增強型線性自抗擾控制器的永磁體同步電機無位置傳感器磁場定向控制方案。采用兩個線性擴展狀態觀測器分別用來估計反電動勢和內部擾動（模型參數變化等），進而將估計擾動進行前饋補償，增強對系統參數攝動的抑制能力。針對永磁體同步電動機的魯棒調速問題，文獻[9]提出了一種雙自由度控制器。該方法不僅對參數不確定性具有魯棒性，并且具有良好的轉矩擾動抑制能力。預測控制是現代控制中一種有效的控制方法，在電機控制中得到了很好的應用[10-12]。滑模控制具有結構簡單、對模型參數變化和負載擾動具有較強的魯棒性，成為電機控制研究的熱點[13-15]。

以永磁同步電機伺服系統為對象，根據系統的數學模型和結構特點，設計了一種自適應的基于標稱模型參數辨識的自適應滑模控制器。該方法利用多新息辨識方法對離散化的永磁同步電機標稱模型參數進行辨識，然后采用非奇異終端滑模面和自適應趨近方法，設計了滑模魯棒位置跟蹤控制器，并采用雙曲正切函數進一步改善系統的性能。

2 永磁同步電機系統模型及其參數辨識

忽略鐵磁損耗，在子dq坐標系下永磁同步電機的機械運動方程可描述為：

式中：Jn—轉子轉動慣量；Bn—摩擦因數；θ—轉子的位置；ω=速度；k T—電磁轉矩系數；Fr—系統的轉矩波動；FL—負載擾動；Ff—非線性摩擦轉矩。

式中：1n=[1，1，…，1]T∈Rn；p0取較大的正數；p—新息長度。

其中，D=-為系統總擾動，‖D‖≤δ。

綜上所述，企業成本管控工作的改善，并不是一朝一夕就能完成的。人才是企業發展的原動力，因此現階段，企業最主要的是要從人員對成本管控的意識方面進行改進，糾正原先粗放式的成本管理模式以及對于成本管控的錯誤認識。除此之外，一個有效的管理機制也是實現成本管控的基礎工作。企業做好了這兩方面的應對，才能不斷的提升企業的競爭實力，才能立足于現在激烈的競爭時代。

對模型進行離散化為：

設期望轉子位置為θd，誤差及其變化率分別為e1=θ-θd和則：

其中，kξ＞0為自適應更新系數。

則多新息隨機隨機梯度法的參數更新律為：

A)很高（超過5種學習方式）B)比較高（3-4種方式）C)高（2-3種方式）D一般（1-2種方式）E）很低（0-1種）

設計準則取：

其中，β＞0，p＞q＞0，且p和q均為奇數，且滿足2＞p/q＞1。

根據辨識的結果可求得標稱參數Jn、Bn和kT。

3 滑模控制器設計

令ɑ0=，則永磁同步電機的系統狀態模型可表示為：

其中，d=-(FL+Ff+Fr)/Jn，u=iq。

考慮參數變化對系統的影響，系統模型可表示為：

則轉子電流與位置的傳遞函數為：

城鄉規劃編制的一項重要內容是城市用地豎向規劃，它是指在某規劃地段，對原地形地貌進行改造開發而開展的一系列規劃設計工作，包括平衡土石方、高程控制和確定坡度等內容，前提是必須綜合滿足城市景觀、道路交通、建筑布置、地面排水等方面的要求。規劃者可以從城市豎向設計的實際需要出發搭建一個三維地理仿真環境，通過對測繪地理等多源數據的集成和融合，來研究場地設計、用地因子評價、綜合管網以及路網優化等內容，同時參考其他幾項關鍵技術，比如協同設計框架、參數化驅動的三維建模、漸進式規劃設計等，來完成基于三維地理空間環境下的城市用地豎向規劃方案(如圖2所示)。

要想在工作中充分發揮管理會計的作用，不僅要提高管理會計本身的管理意識，更重要的是要加強管理者對管理會計的重視意識。管理會計作為企業的管理職務，其工作不僅僅是對企業財務的記錄，更重要的是對企業資金以及會計人員的管理。而要想真正的發揮這種作用，企業的管理者就必須對管理會計有正確的認識，賦予其相應的權力，并在工作中重視管理會計的工作，給出合理的建議。除此之外，在工作中還要建立完善的交互體系。使得管理會計的信息能夠及時的傳達給企業的管理人員，更好的實現交互工作，使管理人員能夠及時的得到信息從而對企業的經營進行調控。

取非奇異終端滑模面為：

一方面，在高校學生管理工作中，應當不斷推進信息化建設，并構建高校各級管理機構網絡系統，以強化教師與學生之間的良好溝通。另一方面，在不斷加強網絡技術在高校學生管理中應用的同時，強化學生的網絡教育，避免網絡發展給學生帶來的消極影響。

采用自適應趨近律

式中：υ(k)—測量噪聲。

測土配方施肥是提高土壤肥力以及肥料利用率的重要途徑，可以減少化肥用量、節約成本、推動現代農業發展。在進行測土配方施肥時，必須要加強對全市土壤肥力情況的測試，做好施肥計算。例如根據近年來本地測土配方施肥增產效果顯示，玉米每畝可以增產34.66 kg、節省化肥2.3 kg；蔬菜平均每畝增產88.39 kg、節省化肥6.22 kg。

則控制器可設計為：

其中，η＞0為自適應跟新系數。

植物基質沙墊是江蘇綠東坡環境工程有限公司生產的一種采用高密度、耐用、防腐蝕特殊性聚酯纖維和特殊工藝編織成的雙層或多層編織物，現場鋪設在受保護的坡面上，按順序注入各種混合基質，使坡面受到保護，并可迅速恢復原有植被，達到自然狀態。植物基質沙墊無骨料，無鋼筋，水上水下整體施工，無需圍堰和船舶拖排，施工簡易，安全可靠，整體性強，防護性好，抗沖刷（5～6m/s），抗水壓（30t/m2）、防淘蝕，適用性強，生態美觀。植物基質沙墊根據各種工況要求，可設計成反濾型、無濾型、植草型、抗浪型等多種類型，可廣泛應用于堤岸防護、水資源保護和水土保持工程中。

則采用控制率（16）和自適應律（15），不確定系統（9）是漸進穩定的。

為了降低控制率（16）中開關函數sign(s(k))，帶來的抖振，采用雙曲正弦函數tɑnh(s(k))得最終控制率和自適應更新率為：

(四)與傳統社會不同，新形勢下國際影響力的主要來源是國家與地區的經濟水平。不斷的擴大國際財經合作，尤其是建立以我國為主導的財經合作體系對于提升我國民族自信、國際地位、大國身份等內容均具有積極的影響。另一方面，形成與我國經濟總量相匹配的財經合作規模與體系也是為未來經濟可持續發展所做的必然準備與有效保障。

在管理會計層面，由于成本概念外延的擴大，收入與成本的配比就擴展為取得的收入應該和為取得該項收入耗費的所有資源支出的配比，因此，期間費用也應該進入受益的產品成本。在財務會計中作為期間費用處理的研發費用，自然也應轉移至相應產品。

4 仿真實驗與分析

為了驗證本方法的有效性，下面將這里的方法與PID控制、滑模控制進行比較。

所用永磁同步電機參數，如表1所示。

表1 永磁同步電機主要參數Tab.1 Main Parameters of Permanent Magnet Synchronous Motor

ɑ0==1.25，則系統模型可表示為：

系統采樣周期為Ts=1ms，對系統（19）進行離散化，在辨識參數時不考慮外部擾動的影響，離散化的模型為：

延續性護理是將院內的康復護理服務向院外的延伸護理，它通過對一系列護理行為進行系統設計，使患者在轉換了不同的治療護理情景都能得到高質量的與原各項措施具有協調性、持續性的護理[8]。這種護理模式的開展，為護理服務由院內向家庭或社區進行延伸，提供了安全、有效的保障；它通過調動患者及家屬的主觀能動性，有助于提升患者康復效果[9]。本研究擬從患者依從性行為、日常生活活動能力及再次入院率等方面，探討延續性護理對腦卒中偏癱患者出院后自我康復效果的影響，為延續性護理進一步由醫院向社區延伸提供參考。

式中：ψT(k)=[-y(k-1) -y(k-2)u(k-1)u(k-2)]T—新息向量；θ(k)=[ɑ1(k)ɑ2(k)b1(k)b2(k)]T—參數向量。

采用隨機梯度方法和多新息方法分別對系統參數進行辨識，其中隨機梯度辨識法參數后綴首字母為1，多新息辨識法字母后綴首字母為2，參數辨識曲線和辨識誤差曲線，如圖1、圖2所示。

圖1 永磁同步電機參數辨識曲線Fig.1 Parameter Identification Curve of Permanent Magnet Synchronous Motor

圖2 永磁同步電機參數辨識誤差曲線Fig.2 Parameter Identification Error Curve of Permanent Magnet Synchronous Motor

從圖1和圖2可以看出：（1）采用多新息辨識算法具有較高的辨識精度，這是由于多新息算法在參數估計時同時使用了當前辨識新息和過去辨識信息，提高了辨識精度；而隨機梯度算法辨識只使用了當前新息數據；（1）多新息辨識方法比隨機梯度辨識具有更快的收斂速度。在相同迭代次數下，比如k=500時，采用多新息辨識方法參數ɑ11和ɑ12的辨識結果為ɑ11=-1.96956，ɑ12=0.97625，隨機梯度法參數辨識結果為ɑ11=-1.92849，ɑ12=0.92099。

控制性能比較，總仿真時間為1s，采用階躍輸入，在t=0.5s時加入突變負載，PID控制器參數KP=20，KI=0.5，KD=1.6；常規滑模控制ε=15，仿真結果，如圖3～圖4所示。

圖3 永磁同步電機轉子位置響應曲線Fig.3 Rotor Position Response Curve of Permanent Magnet Synchronous Motor

圖4 控制輸入信號Fig.4 Control Input Signal

由圖3及圖4可知：（1）PID控制對確定模型具有較好的動態響應能力，而對外部擾動比較敏感，存在較大的超調量，高達140%；（2）常規滑模控制對負載擾動能力比較強，但控制輸入電流存在較大的波動；（3）這里的方法能夠快速無超調地實現目標的跟蹤，且對負載擾動抑制能力較強。

綜上所述，本設計中的方法對系統的跟蹤性能和魯棒性都具有較強的優越性。

5 結論

永磁同步電機驅動是一個復雜的非線性系統，模型參數難以確定。采用多新息辨識對系統模型參數進行辨識，并基于辨識模型設計了一種魯棒自適應滑模位置跟蹤方法。通過仿真對比驗證了提出的方法不僅具有較的啟動性能，而且對負載干擾具有較強的抑制能力。