CN108958035A - 永磁同步电机的自适应非光滑位置跟踪控制方法 - Google Patents

永磁同步电机的自适应非光滑位置跟踪控制方法 Download PDF

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何栋炜
刘丽桑
李建兴
黄靖
廖律超
郑积仕
陈乐�
陈彩云
陈兴武
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Fujian University of Technology
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
    • G05B13/042—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance

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Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机的自适应非光滑位置跟踪控制方法，将非光滑控制项和自适应控制项有机结合，获取给定位置信息；通过传感器获取永磁同步电机当前的位置及转速信息；计算误差及回归向量；计算非光滑控制项；计算参数部分的估计值；计算控制电流。本发明将非光滑控制与自适应控制的优点相结合，一方面在控制器中引入非光滑控制提高位置跟踪的快速性及抗扰动能力，另一方面，通过在线估计参数及扰动转矩影响进行自适应在线补偿，从而提高位置跟踪控制的鲁棒性及控制精度，使得永磁同步电机伺服系统具有较好的位置跟踪动态与静态品质。

Description

永磁同步电机的自适应非光滑位置跟踪控制方法
技术领域
本发明涉及永磁同步电机领域，尤其涉及一种永磁同步电机的自适应非光滑位置跟踪控制方法。
背景技术
目前在永磁同步电机的高品质位置跟踪控制方面主要有以下几种方法：一是利用传统的自适应控制方法设计的控制器，该类方法可以消除参数不确定性的影响，但在轨迹跟踪误差收敛速度及外部扰动的抑止方面性能有限；二是利用滑模变结构控制方法设计的滑模控制器，这类方法可以使得系统状态在滑模面上对参数摄动和外干扰时具有不变性，且具有无需系统在线辨识参数、物理实现简单等优点。但在实际应用中存在抖振问题，因此工程应用方面存在较大困难。三是有限时间控制，该方法具有更快的收敛速度，且稳态误差边界更小，具有更强的抗扰动能力，但对于负载变化不具有自适应能力，因此其控制品质受负载影响较大。
因此，设计一种具有自适应能力的永磁同步电机非光滑位置跟踪控制方法，在高性能永磁同步电机伺服系统领域中的应用实属必要。
发明内容
本发明的目的是设计一种永磁同步电机的自适应非光滑位置跟踪控制方法。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种永磁同步电机的自适应非光滑位置跟踪控制方法，将非光滑控制项和自适应控制项有机结合，具体包括：
步骤一，获取给定位置信息其中xr为给定位置，为给定转速，为给定加速度；
通过传感器获取永磁同步电机当前的位置x及转速信息
步骤二，计算误差z1及回归向量
其中，误差z1＝x-xr，回归向量
步骤三，非光滑控制项f(z1)、f(z2)、误差z2；
其中f(z1)＝-k1sig(z1)α，f(z2)＝-k2sig(z2)α，k1、k2为增益函数，k1＞0，k2＞0，z2＝x-xr-f(z1)；
运算符号sig(ξ)α定义如下
sig(ξ)α＝[|ξ1|αsign(ξ1) ... |ξn|αsign(ξn)]T
ξ＝[ξ1 ... ξn]T
其中sign(·)为符号函数，α为控制参数，0＜α＜1；
步骤四，计算参数部分的估计值
其中，由投影自适应律获得，具体通过下式确定
其中，dσ表示时间的微分，t表示当前时间；
vi表示向量Γ-1β的第i个元素，分别为第i个待估计参数的上限和下限值，
步骤五，计算控制电流
本发明的有益效果是：
本发明将非光滑控制与自适应控制的优点相结合，一方面在控制器中引入非光滑控制提高位置跟踪的快速性及抗扰动能力，另一方面，通过在线估计参数及扰动转矩影响进行自适应在线补偿，从而提高位置跟踪控制的鲁棒性及控制精度，使得永磁同步电机伺服系统具有较好的位置跟踪动态与静态品质。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，一种永磁同步电机的自适应非光滑位置跟踪控制方法，将非光滑控制项和自适应控制项有机结合，具体包括：
步骤一，获取给定位置信息其中xr为给定位置，为给定转速，为给定加速度；
通过传感器获取永磁同步电机当前的位置x及转速信息
步骤二，计算误差z1及回归向量
其中，误差z1＝x-xr，回归向量
步骤三，非光滑控制项f(z1)、f(z2)、误差z2；
其中f(z1)＝-k1sig(z1)α，f(z2)＝-k2sig(z2)α，k1、k2为增益函数，k1＞0，k2＞0，
运算符号sig(ξ)α定义如下
sig(ξ)α＝[|ξ1|αsign(ξ1) ... |ξn|αsign(ξn)]T
ξ＝[ξ1 ... ξn]T
其中sign(·)为符号函数，α为控制参数，0＜α＜1；
步骤四，计算参数部分的估计值
其中，由投影自适应律获得，具体通过下式确定
其中，dσ表示时间的微分，t表示当前时间；
vi表示向量Γ-1β的第i个元素，分别为第i个待估计参数的上限和下限值，
步骤五，计算控制电流
将计算出的控制电流值输出给永磁同步电机的电流控制器。
所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (1)

1.一种永磁同步电机的自适应非光滑位置跟踪控制方法，其特征在于，将非光滑控制项和自适应控制项有机结合，具体包括：
步骤一，获取给定位置信息其中xr为给定位置，为给定转速，为给定加速度；
通过传感器获取永磁同步电机当前的位置x及转速信息
步骤二，计算误差z1及回归向量
其中，误差z1＝x-xr，回归向量
步骤三，非光滑控制项f(z1)、f(z2)、误差z2；
其中f(z1)＝-k1sig(z1)α，f(z2)＝-k2sig(z2)α，k1、k2为增益函数，k1＞0，k2＞0，z2＝x-xr-f(z1)；
运算符号sig(ξ)α定义如下
sig(ξ)α＝[|ξ1|αsign(ξ1)...|ξn|αsign(ξn)]T
ξ＝[ξ1 ... ξn]T
其中sign(·)为符号函数，α为控制参数，0＜α＜1；
步骤四，计算参数部分的估计值
其中，由投影自适应律获得，具体通过下式确定
其中，dσ表示时间的微分，t表示当前时间；
vi表示向量Γ-1β的第i个元素，分别为第i个待估计参数的上限和下限值，
步骤五，计算控制电流
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