CN110212837B - 基于复合非线性反馈积分滑模的同步电机控制方法及系统 - Google Patents

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CN110212837B CN201910511697.1A CN201910511697A CN110212837B CN 110212837 B CN110212837 B CN 110212837B CN 201910511697 A CN201910511697 A CN 201910511697A CN 110212837 B CN110212837 B CN 110212837B
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Abstract

本发明公开了一种基于复合非线性反馈积分滑模的同步电机控制方法及系统，本发明针对标称系统设计复合非线性反馈控制器，并基于指数趋近律设计积分滑模控制器，从而构成基于复合非线性反馈积分滑模的永磁同步电机控制系统。另外，应用李雅普诺夫稳定性理论分析了系统的稳定性。本发明最重要的特征是基于复合非线性反馈积分滑模对电机进行了速度环的设计，使得控制系统具有很强的鲁棒性，能实现对给定角速度信号的准确、快速和低超调的跟踪，适用于永磁同步电机伺服控制系统的设计。

Description

基于复合非线性反馈积分滑模的同步电机控制方法及系统
技术领域
本发明涉及一种基于复合非线性反馈积分滑模的同步电机控制方法及系统，属于永磁同步电机控制技术领域。
背景技术
近年来，永磁同步电机因具有功率因数高、体积小、重量轻和结构简单等特点被广泛应用于响应速度快、调速范围宽和定位准确度高的伺服传动系统中。然而，三相交流永磁同步电机的数学模型是一个非线性、高阶和强耦合的多变量系统，其分析与求解相当复杂，需对其进行简化并研究新的控制方法。
由此可见，永磁同步电机伺服控制系统的设计对提高系统性能起着至关重要的作用。
最常用的矢量控制通过坐标变换，在两相同步旋转正交坐标系中得到永磁同步电机的状态方程，并对电机输出的电磁转矩进行控制，从而调节电机速度。传统的PID双闭环控制方法响应速度较慢，且对参数摄动及外部扰动的鲁棒性不强。复合非线性反馈(composite nonlinear feedback，CNF)在控制器的设计中引入非线性函数，使得系统的阻尼比发生变化。积分滑模(integral sliding mode，ISM)控制因具有极强的鲁棒性而被广泛研究。本发明专利将复合非线性技术和积分滑模控制相结合，并应用到永磁同步电机的速度环设计中，控制系统具有动态响应速度快、超调量小和对外部扰动鲁棒性强等诸多优点。
发明内容
发明目的：为了实现对给定角速度信号的准确跟踪并降低扰动对控制系统的影响，本发明提出了一种基于复合非线性反馈积分滑模的同步电机控制方法及系统。本发明针对标称系统设计复合非线性反馈控制器，并基于指数趋近律设计积分滑模控制器，从而构成基于复合非线性反馈积分滑模的永磁同步电机控制系统。另外，应用李雅普诺夫稳定性理论分析了系统的稳定性。本发明最重要的特征是基于复合非线性反馈积分滑模对电机进行了速度环的设计，使得控制系统具有很强的鲁棒性，能实现对给定角速度信号的准确、快速和低超调的跟踪，适用于永磁同步电机伺服控制系统的设计。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于复合非线性反馈积分滑模的同步电机控制方法，包括以下步骤：
步骤1，建立永磁同步电机速度环设计的数学模型
步骤1.1，根据永磁同步电机的基本信息建立永磁同步电机在dq坐标系上的状态方程；
步骤1.2，采用
Figure GDA0002805658130000011
的转子磁场定向控制方法对永磁同步电机在dq坐标系上的状态方程简化，得到简化的永磁同步电机数学模型；
双闭环矢量控制方法采用电流内环和速度外环的结构，进行速度环设计时只需考虑电机的机械部分，因此得到永磁同步电机速度环设计的数学模型为：
Figure GDA0002805658130000021
其中，ω为转子的机械角速度，B为粘性摩擦系数，J为转动惯量，np为电机的磁极对数，iq为q轴电流，TL为恒转矩负载；
步骤2，复合非线性反馈积分滑模控制器的设计
步骤2.1复合非线性反馈控制器的设计
针对永磁同步电机速度环设计的数学模型(3)，在不考虑恒转矩负载TL时得到其标称系统，如式(4)所示：
Figure GDA0002805658130000022
基于标称系统式(4)，设计如下的复合非线性反馈控制律uCNF：
Figure GDA0002805658130000023
其中，
Figure GDA0002805658130000024
为复合非线性反馈的q轴期望电流，uL为复合非线性反馈控制律uCNF的线性反馈控制律，uN为复合非线性反馈控制律uCNF的非线性控制律；
设计线性反馈控制律为：
uL＝Fω+Gωd (6)
其中，F和G分别为转子的机械角速度ω和给定角速度ωd的反馈系数，F的选择应满足，对于给定的一个正数W，存在正数P使得：
Figure GDA0002805658130000025
且G的定义为：
Figure GDA0002805658130000026
定义跟踪误差ωe为：
ωe＝ω-ωd (9)
设计非线性反馈控制律为
Figure GDA0002805658130000031
其中，ρ(ω,ωd)为ω和ωd的非线性函数，其表达式为：
Figure GDA0002805658130000032
其中，β>0为非线性系数；
联立式(5)、式(6)和式(10)可得复合非线性反馈控制律为：
Figure GDA0002805658130000033
联立式(4)、式(9)和式(12)可得，误差方程为：
Figure GDA0002805658130000034
由式(8)可知，
Figure GDA0002805658130000035
那么，误差方程式(13)变为：
Figure GDA0002805658130000036
步骤2.2积分滑模控制器的设计
步骤2.1设计的复合非线性反馈控制律uCNF是针对标称系统式(4)设计的，为了抑制恒转矩负载TL对控制系统的影响，设计积分滑模控制律，其滑模面函数S(ωe)为：
Figure GDA0002805658130000037
其中，c>0为跟踪误差系数；
对滑模面函数S(ωe)求导可得：
Figure GDA0002805658130000038
基于指数趋近律，并联立式(3)、式(9)和式(20)设计积分滑模控制律uISM为：
Figure GDA0002805658130000041
其中，
Figure GDA0002805658130000042
为积分滑模的q轴期望电流，sgn(·)为符号函数，η>0为切换项系数，k>0为滑模面系数；
步骤2.3复合非线性反馈积分滑模控制器的设计
联立式(12)和式(21)，可得永磁同步电机的复合非线性反馈积分滑模控制律，如式(25)所示：
Figure GDA0002805658130000043
其中，
Figure GDA0002805658130000044
为q轴期望电流，
Figure GDA0002805658130000045
为复合非线性反馈的q轴期望电流，
Figure GDA0002805658130000046
为积分滑模的q轴期望电流。
优选的：步骤1.1中根据永磁同步电机的基本信息建立永磁同步电机的数学模型，永磁同步电机的数学模型包括磁链方程、电压方程、电磁推力方程和运动方程，通过坐标变换，得到表贴式永磁同步电机在dq坐标系上的状态方程如式(1)所示：
Figure GDA0002805658130000047
其中，id为d轴电流，iq为q轴电流，ud为d轴电压，uq为q轴电压，L为电感，R为定子绕组的电阻，np为电机的磁极对数，ω为转子的机械角速度，ψf为永磁体磁链，J为转动惯量，B为粘性摩擦系数，TL为恒转矩负载。
优选的：步骤1.2中简化的永磁同步电机数学模型：
Figure GDA0002805658130000048
一种基于复合非线性反馈积分滑模的同步电机控制系统，包括复合非线性反馈积分滑模控制模块CNF_ISM、q轴电流误差模块、d轴电流误差模块、q轴电流控制模块ACQR、d轴电流控制模块ACDR、磁链旋转空间角度
Figure GDA0002805658130000049
模块、电流互感器模块、三相静止对称ABC坐标系转两相同步旋转正交dq坐标系模块、两相同步旋转正交dq坐标系转两相静止正交αβ坐标系模块、正弦脉宽调制模块SVPWM、逆变器模块和电源模块，其中：
复合非线性反馈积分滑模控制模块CNF_ISM根据给定角速度ωd与永磁同步电机的转子的机械角速度ω计算得到q轴期望电流，并将其发送到q轴电流误差模块；
q轴电流误差模块根据q轴期望电流与实际电流iq得到q轴误差电流，并将其发送到q轴电流控制模块ACQR；
q轴电流控制模块ACQR根据q轴误差电流得到q轴电压uq，并将其发送到两相同步旋转正交dq坐标系转两相静止正交αβ坐标系模块；
d轴电流误差模块根据d轴期望电流与实际电流id得到d轴误差电流，并将其发送到d轴电流控制模块ACDR；
d轴电流控制模块ACDR根据d轴误差电流得到d轴电压ud，并将其发送到两相同步旋转正交dq坐标系转两相静止正交αβ坐标系模块；
磁链旋转空间角度
Figure GDA0002805658130000052
模块根据永磁同步电机的角速度ω积分得到转子磁链旋转的空间角度
Figure GDA0002805658130000053
并将其同时发送到三相静止对称ABC坐标系转两相同步旋转正交dq坐标系模块和两相同步旋转正交dq坐标系转两相静止正交αβ坐标系模块；
电流互感器模块根据逆变器模块的输出得到三相交流电信号，并将其发送到三相静止对称ABC坐标系转两相同步旋转正交dq坐标系模块；
三相静止对称ABC坐标系转两相同步旋转正交dq坐标系模块根据转子磁链旋转的空间角度
Figure GDA0002805658130000054
和三相交流电信号得到交轴的电流iq和直轴的电流id，并将其同时发送到q轴和d轴电流误差模块；
两相同步旋转正交dq坐标系转两相静止正交αβ坐标系模块根据d轴电压ud和q轴电压uq得到α轴控制电压uα和β轴控制电压uβ，并将其发送到正弦脉宽调制模块SVPWM；
正弦脉宽调制模块SVPWM根据电源、α轴控制电压uα和β轴控制电压uβ得到脉冲驱动信号，并将其发送到逆变器模块；
逆变器模块根据电源和脉冲驱动信号得到三相交流信号，并将其发送到永磁同步电机；
永磁同步电机PMSM根据三相交流信号以及干扰得到永磁同步电机的转子的机械角速度ω。
优选的：所述永磁同步电机速度环设计的数学模型如下式所示：
Figure GDA0002805658130000051
其中，ω为转子的机械角速度，B为粘性摩擦系数，J为转动惯量，np为电机的磁极对数，ψf为永磁体磁链，iq为q轴电流，TL为恒转矩负载。
优选的：永磁同步电机的复合非线性反馈积分滑模控制器如下式所示：
Figure GDA0002805658130000061
其中，
Figure GDA0002805658130000062
为q轴期望电流，
Figure GDA0002805658130000063
为复合非线性反馈的q轴期望电流，
Figure GDA0002805658130000064
为积分滑模的q轴期望电流，F为ω的反馈系数，ωd为给定角速度，G为ωd的反馈系数，ψf为永磁体磁链，P为正数，ωe为跟踪误差，ρ(ω,ωd)为ω和ωd的非线性函数，B为粘性摩擦系数，η为切换项系数，sgn(·)为符号函数，S(ωe)为滑模面函数，k为滑模面系数，c为跟踪误差系数。
本发明相比现有技术，具有以下有益效果：
1.将永磁同步电机的状态方程进行简化，得到速度环设计的数学模型和复合非线性反馈积分滑模控制器。
2.针对标称系统设计复合非线性反馈控制器，使闭环系统具有快速性和低超调的特点。
3.设计积分滑模控制器抑制恒转矩负载对系统性能的影响，提高了系统的鲁棒性。
附图说明
图1为基于复合非线性反馈积分滑模的永磁同步电机控制系统框图；
图2为本发明的永磁同步电机给定角速度和转子的机械角速度示意图；
图3为本发明的永磁同步电机输出电磁转矩示意图；
图4为本发明的永磁同步电机三相交流示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
一种基于复合非线性反馈积分滑模的同步电机控制系统，如图1所示，包括复合非线性反馈积分滑模控制模块CNF_ISM、q轴电流误差模块、d轴电流误差模块、q轴电流控制模块ACQR、d轴电流控制模块ACDR、磁链旋转空间角度
Figure GDA0002805658130000065
模块、电流互感器模块、三相静止对称ABC坐标系转两相同步旋转正交dq坐标系模块、两相同步旋转正交dq坐标系转两相静止正交αβ坐标系模块、正弦脉宽调制模块SVPWM、逆变器模块和电源模块，其中：
复合非线性反馈积分滑模控制模块CNF_ISM根据给定角速度ωd与永磁同步电机的转子的机械角速度ω计算得到q轴期望电流，并将其发送到q轴电流误差模块；
q轴电流误差模块根据q轴期望电流与实际电流iq得到q轴误差电流，并将其发送到q轴电流控制模块ACQR；
q轴电流控制模块ACQR根据q轴误差电流得到q轴电压uq，并将其发送到两相同步旋转正交dq坐标系转两相静止正交αβ坐标系模块；
d轴电流误差模块根据d轴期望电流与实际电流id得到d轴误差电流，并将其发送到d轴电流控制模块ACDR；
d轴电流控制模块ACDR根据d轴误差电流得到d轴电压ud，并将其发送到两相同步旋转正交dq坐标系转两相静止正交αβ坐标系模块；
磁链旋转空间角度
Figure GDA0002805658130000071
模块根据永磁同步电机的角速度ω积分得到转子磁链旋转的空间角度
Figure GDA0002805658130000072
并将其同时发送到三相静止对称ABC坐标系转两相同步旋转正交dq坐标系模块和两相同步旋转正交dq坐标系转两相静止正交αβ坐标系模块；
电流互感器模块根据逆变器模块的输出得到三相交流电信号，并将其发送到三相静止对称ABC坐标系转两相同步旋转正交dq坐标系模块；
三相静止对称ABC坐标系转两相同步旋转正交dq坐标系模块根据转子磁链旋转的空间角度
Figure GDA0002805658130000073
和三相交流电信号得到交轴的电流iq和直轴的电流id，并将其同时发送到q轴和d轴电流误差模块；
两相同步旋转正交dq坐标系转两相静止正交αβ坐标系模块根据d轴电压ud和q轴电压uq得到α轴控制电压uα和β轴控制电压uβ，并将其发送到正弦脉宽调制模块SVPWM；
正弦脉宽调制模块SVPWM根据电源、α轴控制电压uα和β轴控制电压uβ得到脉冲驱动信号，并将其发送到逆变器模块；
逆变器模块根据电源和脉冲驱动信号得到三相交流信号，并将其发送到永磁同步电机；
永磁同步电机PMSM根据三相交流信号以及干扰得到永磁同步电机的转子的机械角速度ω。
一种基于复合非线性反馈积分滑模的同步电机控制方法，包括以下步骤：
步骤1建立永磁同步电机速度环设计的数学模型
步骤1.1永磁同步电机在dq坐标系上的状态方程
永磁同步电机的数学模型由磁链方程、电压方程、电磁推力方程和运动方程组成，通过坐标变换，得到表贴式永磁同步电机在两相同步旋转正交dq坐标系上的状态方程如式(1)所示：
Figure GDA0002805658130000081
其中，id、iq、ud和uq分别为d轴、q轴的电流和电压，L为电感，R为定子绕组的电阻，np为电机的磁极对数，ω为转子的机械角速度，ψf为永磁体磁链，J为转动惯量，B为粘性摩擦系数，TL为恒转矩负载；
步骤1.2简化的永磁同步电机数学模型
由于永磁同步电机的励磁磁场是由永磁体产生的，因此，采用
Figure GDA0002805658130000086
的转子磁场定向控制方法，那么，永磁同步电机的数学模型式(1)可简化为：
Figure GDA0002805658130000085
双闭环矢量控制方法采用电流内环和速度外环的结构，进行速度环设计时只需考虑电机的机械部分，因此得到永磁同步电机速度环设计的数学模型为：
Figure GDA0002805658130000082
步骤2复合非线性反馈积分滑模控制器的设计
步骤2.1复合非线性反馈控制器的设计
针对速度环设计的数学模型式(3)，在不考虑恒转矩负载TL时便可得到其标称系统，如式(4)所示：
Figure GDA0002805658130000083
基于标称系统式(4)，设计如下的复合非线性反馈控制律：
Figure GDA0002805658130000084
其中，uL和uN分别为复合非线性反馈控制律uCNF的线性反馈控制律和非线性控制律；
设计线性反馈控制律为：
uL＝Fω+Gωd (6)
其中，F和G分别为转子的机械角速度ω和给定角速度ωd(假设为常)的反馈系数，F的选择应满足，对于给定的一个正数W，存在正数P使得：
Figure GDA0002805658130000091
且G的定义为：
Figure GDA0002805658130000092
定义跟踪误差ωe为：
ωe＝ω-ωd (9)
设计非线性反馈控制律为
Figure GDA0002805658130000093
其中，ρ(ω,ωd)为ω和ωd的非线性函数，其表达式为：
Figure GDA0002805658130000094
其中，β>0为非线性系数；
联立式(5)、式(6)和式(10)可得复合非线性反馈控制律为：
Figure GDA0002805658130000095
联立式(4)、式(9)和式(12)可得，误差方程为：
Figure GDA0002805658130000096
由式(8)可知，
Figure GDA0002805658130000097
那么，误差方程式(13)变为：
Figure GDA0002805658130000098
定义李雅普洛夫函数V1(ωe)如式(16)所示：
Figure GDA0002805658130000101
则，
Figure GDA0002805658130000102
由式(7)可知，
Figure GDA0002805658130000103
由式(18)可知，系统是渐近稳定的。
步骤2.2积分滑模控制器的设计
步骤2.1设计的复合非线性反馈控制律uCNF是针对标称系统式(4)设计的，为了抑制恒转矩负载TL对控制系统的影响，设计积分滑模控制律，其滑模面函数S(ωe)为：
Figure GDA0002805658130000104
其中，c>0为跟踪误差系数；
对滑模面函数S(ωe)求导可得：
Figure GDA0002805658130000105
基于指数趋近律，并联立式(3)、式(9)和式(20)可设计积分滑模控制律为：
Figure GDA0002805658130000106
其中，sgn(·)为符号函数，η>0为切换项系数，k>0为滑模面系数；
定义李雅普洛夫函数V2(S)如式(22)所示：
Figure GDA0002805658130000107
其中，S＝S(ωe)，则，
Figure GDA0002805658130000108
联立式(3)、式(18)和式(23)可得，
Figure GDA0002805658130000109
由式(24)可知，系统是稳定的。
步骤2.3复合非线性反馈积分滑模控制器的设计
联立式(12)和式(21)，可得永磁同步电机的复合非线性反馈积分滑模控制律，如式(25)所示：
Figure GDA0002805658130000111
根据李雅普洛夫稳定性理论，由式(16)、式(18)、式(22)和式(24)可知闭环系统是渐近稳定的。
本实施方式中，为了验证所设计系统的有效性和优点。本发明针对基于复合非线性反馈积分滑模的永磁同步电机控制系统搭建模型并进行仿真。永磁同步电机的参数和图1中控制器(CNF_ISM、ACQR和ACDR)的参数设置分别如表1和表2所示，其中电流环均采用PI形式。
表1电机参数设置
Figure GDA0002805658130000112
表2控制器参数设置
Figure GDA0002805658130000113
基于复合非线性反馈积分滑模的永磁同步电机控制系统的仿真结果如图2到图4所示。图2为给定角速度(虚线)和电机的转子的机械角速度(实线)曲线。从图2可知，在0.15s时刻，给定角速度从40rad/s变化到70rad/s，而电机的转子的机械角速度可以快速、无超调地跟随给定值的变化而变化。为了验证该控制系统的鲁棒性，在0.3s和0.4时刻，分别给永磁同步电机增加一个40N*m和–30N*m的负载扰动。由图2可知，永磁同步电机控制系统在0.3s和0.4时刻，其角速度稍微出现波动，之后很快进入稳态，并且不存在稳态误差。永磁同步电机电磁转矩的变化曲线如图3所示，图4为三相交流的变化曲线。根据电机的运行特性以及图3和图4可知，其输出电磁转矩能抑制外加负载扰动和摩擦力对系统性能的影响，闭环控制系统具有很强的鲁棒性。需要指出，本发明给出的这个实例所表现出的优良性能是用来解释说明本发明的，而不是对本发明进行的限制。
以上阐述的是基于复合非线性反馈积分滑模的永磁同步电机控制系统的设计过程和思路。本发明对永磁同步电机的状态方程进行简化，得到速度环设计的数学模型和复合非线性反馈积分滑模控制器。针对标称系统设计复合非线性反馈控制器，并设计积分滑模控制器以抑制负载对系统性能的影响。同时，应用李雅普诺夫稳定性理论分析了系统的稳定性。仿真结果表明，该控制系统不仅动态响应速度快，而且对外部扰动具有极强的鲁棒性，能实现对给定角速度信号的无超调跟踪。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于复合非线性反馈积分滑模的同步电机控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，建立永磁同步电机速度环设计的数学模型
步骤1.1，根据永磁同步电机的基本信息建立永磁同步电机在dq坐标系上的状态方程；
步骤1.2，采用
Figure FDA0002805658120000016
的转子磁场定向控制方法对永磁同步电机在dq坐标系上的状态方程简化，得到简化的永磁同步电机数学模型；
双闭环矢量控制方法采用电流内环和速度外环的结构，进行速度环设计时只需考虑电机的机械部分，因此得到永磁同步电机速度环设计的数学模型为：
Figure FDA0002805658120000011
其中，ω为转子的机械角速度，B为粘性摩擦系数，J为转动惯量，np为电机的磁极对数，iq为q轴电流，TL为恒转矩负载，ψf为永磁体磁链；
步骤2，复合非线性反馈积分滑模控制器的设计
步骤2.1复合非线性反馈控制器的设计
针对永磁同步电机速度环设计的数学模型(3)，在不考虑恒转矩负载TL时得到其标称系统，如式(4)所示：
Figure FDA0002805658120000012
基于标称系统式(4)，设计如下的复合非线性反馈控制律uCNF：
Figure FDA0002805658120000013
其中，
Figure FDA0002805658120000014
为复合非线性反馈的q轴期望电流，uL为复合非线性反馈控制律uCNF的线性反馈控制律，uN为复合非线性反馈控制律uCNF的非线性控制律；
设计复合非线性反馈控制律uCNF的线性反馈控制律uL为：
uL＝Fω+Gωd (6)
其中，F为转子的机械角速度ω的反馈系数，G为给定角速度ωd的反馈系数，给定角速度ωd为常数，F的选择应满足，对于给定的一个正数W，存在正数P使得：
Figure FDA0002805658120000015
且G的定义为：
Figure FDA0002805658120000021
定义跟踪误差ωe为：
ωe＝ω-ωd (9)
设计复合非线性反馈控制律uCNF的非线性控制律uN为：
Figure FDA0002805658120000022
其中，ρ(ω,ωd)为ω和ωd的非线性函数，其表达式为：
Figure FDA0002805658120000023
其中，β>0为非线性系数；
联立式(5)、式(6)和式(10)得复合非线性反馈控制律为：
Figure FDA0002805658120000024
联立式(4)、式(9)和式(12)可得，误差方程为：
Figure FDA0002805658120000025
由式(8)可知，
Figure FDA0002805658120000026
那么，误差方程式(13)变为：
Figure FDA0002805658120000027
步骤2.2积分滑模控制器的设计
步骤2.1设计的复合非线性反馈控制律uCNF是针对标称系统式(4)设计的，为了抑制恒转矩负载TL对控制系统的影响，设计积分滑模控制律，其滑模面函数S(ωe)为：
Figure FDA0002805658120000028
其中，c>0为跟踪误差系数；
对滑模面函数S(ωe)求导可得：
Figure FDA0002805658120000031
基于指数趋近律，并联立式(3)、式(9)和式(20)设计积分滑模控制律uISM为：
Figure FDA0002805658120000032
其中，
Figure FDA0002805658120000033
为积分滑模的q轴期望电流，sgn(·)为符号函数，η>0为切换项系数，k>0为滑模面系数；
步骤2.3复合非线性反馈积分滑模控制器的设计
联立式(12)和式(21)，可得永磁同步电机的复合非线性反馈积分滑模控制律，如式(25)所示：
Figure FDA0002805658120000034
其中，
Figure FDA0002805658120000035
为q轴期望电流，
Figure FDA0002805658120000036
为复合非线性反馈的q轴期望电流，
Figure FDA0002805658120000037
为积分滑模的q轴期望电流。
2.根据权利要求1所述基于复合非线性反馈积分滑模的同步电机控制方法，其特征在于：步骤1.1中根据永磁同步电机的基本信息建立永磁同步电机在dq坐标系上的状态方程的方法：永磁同步电机的数学模型包括磁链方程、电压方程、电磁推力方程和运动方程，通过坐标变换，得到永磁同步电机在dq坐标系上的状态方程如式(1)所示：
Figure FDA0002805658120000038
其中，id为d轴电流，iq为q轴电流，ud为d轴电压，uq为q轴电压，L为电感，R为定子绕组的电阻。
3.一种基于权利要求2所述的基于复合非线性反馈积分滑模的同步电机控制方法的同步电机控制系统，其特征在于：包括复合非线性反馈积分滑模控制模块CNF_ISM、q轴电流误差模块、d轴电流误差模块、q轴电流控制模块ACQR、d轴电流控制模块ACDR、磁链旋转空间角度
Figure FDA0002805658120000041
模块、电流互感器模块、三相静止对称ABC坐标系转两相同步旋转正交dq坐标系模块、两相同步旋转正交dq坐标系转两相静止正交αβ坐标系模块、正弦脉宽调制模块SVPWM、逆变器模块和电源模块，其中：
复合非线性反馈积分滑模控制模块CNF_ISM根据给定角速度ωd与永磁同步电机的转子的机械角速度ω计算得到q轴期望电流，并将得到的q轴期望电流发送到q轴电流误差模块；
q轴电流误差模块根据q轴期望电流与q轴电流iq得到q轴误差电流，并将得到的q轴误差电流发送到q轴电流控制模块ACQR；
q轴电流控制模块ACQR根据q轴误差电流得到q轴电压uq，并将得到的q轴电压uq发送到两相同步旋转正交dq坐标系转两相静止正交αβ坐标系模块；
d轴电流误差模块根据d轴期望电流与d轴电流id得到d轴误差电流，并将得到的d轴误差电流发送到d轴电流控制模块ACDR；
d轴电流控制模块ACDR根据d轴误差电流得到d轴电压ud，并将得到的d轴电压ud发送到两相同步旋转正交dq坐标系转两相静止正交αβ坐标系模块；
磁链旋转空间角度
Figure FDA0002805658120000042
模块根据永磁同步电机的转子的机械角速度ω积分得到转子磁链旋转的空间角度
Figure FDA0002805658120000043
并将得到的转子磁链旋转的空间角度
Figure FDA0002805658120000044
同时发送到三相静止对称ABC坐标系转两相同步旋转正交dq坐标系模块和两相同步旋转正交dq坐标系转两相静止正交αβ坐标系模块；
电流互感器模块根据逆变器模块的输出得到三相交流电信号，并将得到的三相交流电信号发送到三相静止对称ABC坐标系转两相同步旋转正交dq坐标系模块；
三相静止对称ABC坐标系转两相同步旋转正交dq坐标系模块根据转子磁链旋转的空间角度
Figure FDA0002805658120000046
和三相交流电信号得到q轴电流iq和d轴电流id，将q轴电流iq发送到q轴电流误差模块，将d轴电流id发送到d轴电流误差模块；
两相同步旋转正交dq坐标系转两相静止正交αβ坐标系模块根据d轴电压ud和q轴电压uq得到α轴控制电压uα和β轴控制电压uβ，并将得到的α轴控制电压uα和β轴控制电压uβ发送到正弦脉宽调制模块SVPWM；
正弦脉宽调制模块SVPWM根据电源、α轴控制电压uα和β轴控制电压uβ得到脉冲驱动信号，并将其发送到逆变器模块；
逆变器模块根据电源和脉冲驱动信号得到三相交流信号，并将其发送到永磁同步电机；
永磁同步电机PMSM根据三相交流信号以及干扰得到永磁同步电机的转子的机械角速度ω。
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