變速運行下的農用驅動電機滑模變結構控制技術

山西省農機發展中心 山西省農業機械試驗鑒定站

□ 李永濤

永磁同步電機（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）具有結構簡單、效率高、污染低等優勢，在農用驅動電機中占有較高市場份額。但是，PMSM 系統耦合性強，存在較多變量，控制涉及參數較多，容易受到外界干擾，轉動機構會產生振動等問題，影響控制效果。

本文所提方法首先獲取控制器的動力學表達式；根據抖動產生的原因引入了抗飽和策略，設計轉速控制器，使用前饋補償策略設置擾動觀測器，實現滑模變結構的抗擾動控制。

一、農用驅動電機動力學分析

農用驅動電機系統具有非線性、多變量的特點，在構建其數學模型過程中，設置如下假設：不考慮諧波影響和磁路飽和因素；不將阻尼帶入到計算過程中；去除鐵芯損耗影響。則驅動電機的動力學表達式為：

公式中，Ta和TL分別表示電機轉矩和扭矩，J表示轉動慣量，A表示摩擦系數，w表示角速度，T為時間常量。

其中，電機電磁轉矩表達式如下：

公式中，P表示電機級對數，Ld和Lq表示d?q坐標系中的電感，id與iq表示d?q坐標系下的電 流，?f表示磁鏈。

以驅動電機在d?q坐標系中的電壓為指標，完成農用驅動電機動力學分析：

公式中，ud和uq表示d?q坐標系中的電壓，Rs表示電阻。根據上述驅動電機動力學分析結果，了解驅動電機運行機理，為滑模變結構控制提供依據。

二、農用驅動電機滑模變結構控制

1.滑模變控制函數設計

滑模變結構控制的實質就是找出一種隨時間改變而不斷調整的控制策略，這屬于一種非線性控制方式。……