CN113258833A - 基于滑模策略的无差拍直接转矩控制与实现方法 - Google Patents

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CN113258833A CN202110600580.8A CN202110600580A CN113258833A CN 113258833 A CN113258833 A CN 113258833A CN 202110600580 A CN202110600580 A CN 202110600580A CN 113258833 A CN113258833 A CN 113258833A
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Abstract

本发明提供了一种基于滑模策略的无差拍直接转矩控制与实现方法，首先提出了一种抗扰动滑模控制器，该控制器能够为DBDTC提供快速准确的参考转矩；在转速环控制器中引入扩展滑模扰动观测器，通过扰动观测器估计系统扰动并补偿给滑模控制器；并且在转矩环设计滑模扰动观测器补偿参数扰动造成的电压误差，提高了系统的抗干扰能力。针对滑模控制中存在的固有抖振问题，又提出了一种新型的变指数幂次趋近律。该趋近律在幂次趋近律的指数项中引入了系统状态变量，使得系统趋近速度与系统状态相关，并且将变指数项加入幂次趋近律，进一步提高了系统在远离滑模面时的趋近速度。通过这种方法，新型趋近律在有效抑制抖振的同时，提高了系统的收敛速度。

Description

基于滑模策略的无差拍直接转矩控制与实现方法
技术领域
本发明属于电机控制领域，具体的说，涉及了一种基于滑模策略的无差拍直接转矩控制与实现方法。
背景技术
永磁同步电机(PMSM)具有结构简单、功率密度高、效率高等优点，在高精度数控机床、机器人、航空航天等领域得到了广泛应用。无差拍直接转矩控制(Deadbeat DirectTorque Control，DBDTC)根据电机数学模型计算参考电压矢量并作用于电机，从而实现在一个采样周期内跟踪转矩和磁链参考值。传统DBDTC方法中采用PI控制器输出参考转矩，当负载突变或参数摄动时，PI控制器的控制性能并不理想，由于不能快速生成准确的参考转矩，甚至会造成无差拍控制不能跟踪实际的转矩和磁链使系统控制偏离预期目标。滑模控制(sliding mode control，SMC)因其对模型精度要求不高，对外部干扰、参数摄动具有强鲁棒性等优点作为速度环是一种很好的选择。但是滑模控制中因为存在不连续的开关控制，抖振成为滑模控制系统的固有特性，这会在一定程度上降低电机调速系统的控制性能，如何削弱抖振的同时并且保证系统的动态性能具有重要的研究意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于滑模策略的无差拍直接转矩控制与实现方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
本发明第一方面提供一种基于滑模策略的无差拍直接转矩控制与实现方法，包括以下步骤：
步骤1，以给定转子角速度ω*和测量转子角速度ωk的偏差作为输入量，将速度偏差ω*-ωk输入到抗扰动滑模控制器，输出转矩给定值
Figure BDA0003092781750000021
其中，抗扰动滑模控制器中的趋近律为：
Figure BDA0003092781750000022
Figure BDA0003092781750000023
滑模面信息函数s的计算公式为：
Figure BDA0003092781750000024
式中，x为系统状态变量，δ为幂次项指数，λ、α分别为δ所能达到的最小和最大值，β为调节δ变化速率的常数项系数，ε变指数幂次项系数；γ为状态变量指数；
所述输出转矩给定值
Figure BDA0003092781750000025
的计算公式为：
Figure BDA0003092781750000026
其中，J为转动惯量，p为电机极对数，eω为转速误差，
Figure BDA0003092781750000027
为扰动估计值；
步骤2，采集三相静止abc坐标系下的相电流，经Clark变换得到两相静止αβ坐标系下的两相电流iα和iβ，再将iα和iβ通过Park变换得到两相旋转dq坐标系下的两相电流
Figure BDA0003092781750000031
和
Figure BDA0003092781750000032
利用
Figure BDA0003092781750000033
和
Figure BDA0003092781750000034
计算得到d轴磁链
Figure BDA0003092781750000035
q轴磁链
Figure BDA0003092781750000036
转矩
Figure BDA0003092781750000037
再代入无差拍直接转矩控制器中的参考电压计算公式得到电压ud，uq；
步骤3，在转矩环设计滑模扰动观测器补偿参数扰动造成的电压误差，将电压误差观测值
Figure BDA0003092781750000038
补偿给ud和uq得到
Figure BDA0003092781750000039
和
Figure BDA00030927817500000310
然后通过逆Park变换得到两相静止αβ坐标系下的两相电压uα和uβ；
其中，转矩环的滑模扰动观测器为：
Figure BDA00030927817500000311
Figure BDA00030927817500000312
其中，
Figure BDA00030927817500000313
为d、q轴电流的估计值；gd、gq为滑模参数；
Figure BDA00030927817500000314
为电机参数扰动所导致d、q轴电压变化量的估计值；Udsmo、Uqsmo为滑模控制函数；
步骤4，将uα和uβ进行电压空间矢量脉宽调制，得到用于调控三相逆变器的开关信号；
步骤5：使用获得的开关信号控制三相逆变器，再使用三相逆变器的输出量来控制电机。
本发明第二方面提供一种基于滑模策略的无差拍直接转矩控制系统，包括：
转速感测器，用于测量电机转子的角速度ωk；
抗扰动滑模控制器，用于根据给定的转子角速度ω*和转速感测器测量到的转子角速度ωk的偏差输出转矩给定值
Figure BDA0003092781750000041
其中，抗扰动滑模控制器中的趋近律为：
Figure BDA0003092781750000042
Figure BDA0003092781750000043
滑模面信息函数s的计算公式为：
Figure BDA0003092781750000044
式中，x为系统状态变量，δ为幂次项指数，λ、α分别为δ所能达到的最小和最大值，β为调节δ变化速率的常数项系数，ε变指数幂次项系数；γ为状态变量指数；
所述输出转矩给定值
Figure BDA0003092781750000045
的计算公式为：
Figure BDA0003092781750000046
其中，J为转动惯量，p为电机极对数，eω为转速误差，
Figure BDA0003092781750000047
为扰动估计值；
电力感测装置，用于感测电机的定子三相绕组的相电流；
坐标变换模块，用于将电机的定子三相绕组相电流，经Clark变换得到两相静止αβ坐标系下的两相电流iα和iβ后，将iα和iβ通过Park变换得到两相旋转dq坐标系下的两相电流
Figure BDA0003092781750000048
和
Figure BDA0003092781750000049
利用
Figure BDA00030927817500000410
和
Figure BDA00030927817500000411
计算得到d轴磁链
Figure BDA00030927817500000412
q轴磁链
Figure BDA00030927817500000413
转矩
Figure BDA0003092781750000051
后，再将结果输出至所述无差拍转矩控制装置；
无差拍直接转矩控制器，以转矩给定值
Figure BDA0003092781750000052
k时刻转矩
Figure BDA0003092781750000053
k时刻dq轴磁链
Figure BDA0003092781750000054
磁链给定值
Figure BDA0003092781750000055
和
Figure BDA0003092781750000056
为输入，利用参考电压计算公式得到电压ud，uq并输入至转矩环；
滑模扰动观测器，连接到无差拍直接转矩控制器的转矩环，以q轴电流
Figure BDA0003092781750000057
d轴电流
Figure BDA0003092781750000058
和测量转子角速度ωk作为输入，输出电压误差观测值
Figure BDA0003092781750000059
补偿给ud和uq得到
Figure BDA00030927817500000510
和
Figure BDA00030927817500000511
其中，转矩环的滑模扰动观测器为：
Figure BDA00030927817500000512
Figure BDA00030927817500000513
其中，
Figure BDA00030927817500000514
为d、q轴电流的估计值；gd、gq为滑模参数；
Figure BDA00030927817500000515
为电机参数扰动所导致d、q轴电压变化量的估计值；Udsmo、Uqsmo为滑模控制函数；
逆Park变换器，以
Figure BDA00030927817500000516
和
Figure BDA00030927817500000517
为输入，经逆Park变换，得到两相静止αβ坐标系下的两相电压uα和uβ；
三相逆变器，与逆Park变换器连接，将uα和uβ进行电压空间矢量脉宽调制，得到用于调控三相逆变器的开关信号；
晶体管，其输入端连接到三相逆变器的输出端，输出端连接电机，使用获得的开关信号控制三相逆变器，再使用三相逆变器的输出量来控制电机。
本发明相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说：本发明在抗扰动滑模控制器中引入扩展滑模扰动观测器，通过扰动观测器估计系统扰动并补偿给滑模控制器，提高了系统的抗干扰能力。同时，针对滑模控制中存在的固有抖振问题，提出了一种新型的变指数幂次趋近律，该趋近律在幂次趋近律的指数项中引入了系统状态变量，使得系统趋近速度与系统状态相关，并且将变指数项加入幂次趋近律，进一步提高了系统在远离滑模面时的趋近速度。通过这种方法，新型趋近律在有效抑制抖振的同时，提高了系统的收敛速度。
附图说明
图1为本发明基于滑模策略的无差拍直接转矩控制与实现方法的控制框图。
图2为本发明所提趋近律与幂次趋近律的控制性能对比结果。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
如图1所示，一种基于滑模策略的无差拍直接转矩控制与实现方法，包括以下步骤：
步骤1，以给定转子角速度ω*和测量转子角速度ωk的偏差作为输入量，将速度偏差ω*-ωk输入到抗扰动滑模控制器，输出转矩给定值
Figure BDA0003092781750000071
其中，抗扰动滑模控制器中的趋近律为：
Figure BDA0003092781750000072
Figure BDA0003092781750000073
滑模面信息函数s的计算公式为：
Figure BDA0003092781750000074
式中，x为系统状态变量，δ为幂次项指数，λ、α分别为δ所能达到的最小和最大值，β为调节δ变化速率的常数项系数，ε变指数幂次项系数；γ为状态变量指数；
所述输出转矩给定值
Figure BDA0003092781750000075
的计算公式为：
Figure BDA0003092781750000076
其中，J为转动惯量，ψf为永磁体磁链，p为电机极对数，eω为转速误差，
Figure BDA0003092781750000077
为扰动估计值；
步骤2，采集三相静止abc坐标系下的相电流，经Clark变换得到两相静止αβ坐标系下的两相电流iα和iβ，再将iα和iβ通过Park变换得到两相旋转dq坐标系下的两相电流
Figure BDA0003092781750000078
和
Figure BDA0003092781750000079
利用
Figure BDA00030927817500000710
和
Figure BDA00030927817500000711
计算得到d轴磁链
Figure BDA00030927817500000712
q轴磁链
Figure BDA00030927817500000713
转矩
Figure BDA00030927817500000714
再代入无差拍直接转矩控制器中的参考电压计算公式得到电压ud，uq；
步骤3，在转矩环设计滑模扰动观测器补偿参数扰动造成的电压误差，将电压误差观测值
Figure BDA0003092781750000081
补偿给ud和uq得到
Figure BDA0003092781750000082
和
Figure BDA0003092781750000083
然后通过逆Park变换得到两相静止αβ坐标系下的两相电压uα和uβ；
其中，转矩环的滑模扰动观测器为：
Figure BDA0003092781750000084
Figure BDA0003092781750000085
其中，
Figure BDA0003092781750000086
为d、q轴电流的估计值；gd、gq为滑模参数；
Figure BDA0003092781750000087
为电机参数扰动所导致d、q轴电压变化量的估计值；Udsmo、Uqsmo为滑模控制函数；
步骤4，将uα和uβ进行电压空间矢量脉宽调制，得到用于调控三相逆变器的开关信号；
步骤5：使用获得的开关信号控制三相逆变器，再使用三相逆变器的输出量来控制电机。
本实施例中，抗扰动滑模控制器中的趋近律的设计方法如下：
首先，定义系统的状态变量为式(1)：x＝ω*-ωr，式中：ω*为给定转速；ωr为测量转速。
永磁同步电机机械运动方程和电磁转矩方程为：
式(2)：
Figure BDA0003092781750000088
其中，Te为电磁转矩，TL表示负载转矩，J为电机转动惯量，B为摩擦系数，p为电机极对数；
考虑到参数不确定因素的影响，式(2)被重新表示为：
式(3)：
Figure BDA0003092781750000091
式中，J0和B0为电机转动惯量和摩擦系数的标称值，ΔJ、ΔB为电机参数实际值与标称值间的误差；
定义r为系统总扰动，其表达式为式(4)：
Figure BDA0003092781750000092
结合式(1)、式(3)和式(4)可得式(5)：
Figure BDA0003092781750000093
式(6)：
Figure BDA0003092781750000094
选择式(6)所示线性滑模面并对其求偏导；
综上，结合新型趋近律可得抗扰动滑模控制器输出为：
式(7)：
Figure BDA0003092781750000095
本实施例子结合新型趋近律设计了一种抗扰动滑模控制器，该控制器输出的转矩给定
Figure BDA0003092781750000096
包含系统扰动，使得系统在受到扰动时仍能为下一级的DBDTC快速准确地提供转矩给定，并且，新型趋近律在抑制抖振的同时提高了系统的收敛速度，提高了被控系统的动态品质，如图2所示。
实施例2
本实施例提供了一种基于滑模策略的无差拍直接转矩控制系统，包括：
转速感测器，用于测量电机转子的角速度ωk；
抗扰动滑模控制器(NASMC)，用于根据给定的转子角速度ω*和转速感测器测量到的转子角速度ωk的偏差输出转矩给定值
Figure BDA0003092781750000101
电力感测装置，用于感测电机的定子三相绕组的相电流；
坐标变换模块，用于将电机的定子三相绕组相电流，经Clark变换得到两相静止αβ坐标系下的两相电流iα和iβ后，将iα和iβ通过Park变换得到两相旋转dq坐标系下的两相电流
Figure BDA0003092781750000102
和
Figure BDA0003092781750000103
利用
Figure BDA0003092781750000104
和
Figure BDA0003092781750000105
计算得到
Figure BDA0003092781750000106
后，再将结果输出至所述无差拍转矩控制装置；
无差拍直接转矩控制器(DBDTC)，以转矩给定值
Figure BDA0003092781750000107
转矩测量值
Figure BDA0003092781750000108
Figure BDA0003092781750000109
给定
Figure BDA00030927817500001010
和
Figure BDA00030927817500001011
为输入，利用参考电压计算公式得到电压ud，uq并输入至转矩环；
滑模扰动观测器(SMDO)，连接到无差拍直接转矩控制器的转矩环，以q轴电流
Figure BDA00030927817500001012
d轴电流
Figure BDA00030927817500001013
和测量转子角速度ωk作为输入，输出电压误差观测值
Figure BDA00030927817500001014
Figure BDA00030927817500001015
补偿给ud和uq得到
Figure BDA00030927817500001016
和
Figure BDA00030927817500001017
逆Park变换器，以
Figure BDA00030927817500001018
和
Figure BDA00030927817500001019
为输入，经逆Park变换，得到两相静止αβ坐标系下的两相电压uα和uβ；
三相逆变器(SVPWM)，与逆Park变换器连接，将uα和uβ进行电压空间矢量脉宽调制，得到用于调控三相逆变器的开关信号；
晶体管，其输入端连接到三相逆变器SVPWM的输出端，输出端连接电机，使用获得的开关信号控制三相逆变器，再使用三相逆变器的输出量来控制电机。
需要说明的是，为描述的方便和简洁，上述描述的基于滑模策略的无差拍直接转矩控制系统的具体工作原理，可以参考上述实施例1描述的方法的对应过程，在此不再赘述。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (2)

1.一种基于滑模策略的无差拍直接转矩控制与实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，以给定转子角速度ω*和测量转子角速度ωk的偏差作为输入量，将速度偏差ω*-ωk输入到抗扰动滑模控制器，输出转矩给定值
Figure FDA0003092781740000011
其中，抗扰动滑模控制器中的趋近律为：
Figure FDA0003092781740000012
δ＝α+(λ-α)e-β|x|
Figure FDA0003092781740000013
滑模面信息函数s的计算公式为：
Figure FDA0003092781740000014
式中，x为系统状态变量，δ为幂次项指数，λ、α分别为δ所能达到的最小和最大值，β为调节δ变化速率的常数项系数，ε变指数幂次项系数；γ为状态变量指数；
所述输出转矩给定值
Figure FDA0003092781740000015
的计算公式为：
Figure FDA0003092781740000016
其中，J为转动惯量，p为电机极对数，eω为转速误差，
Figure FDA0003092781740000017
为扰动估计值；
步骤2，采集三相静止abc坐标系下的相电流，经Clark变换得到两相静止αβ坐标系下的两相电流iα和iβ，再将iα和iβ通过Park变换得到两相旋转dq坐标系下的两相电流
Figure FDA0003092781740000018
和
Figure FDA0003092781740000019
利用
Figure FDA0003092781740000021
和
Figure FDA0003092781740000022
计算得到d轴磁链
Figure FDA0003092781740000023
q轴磁链
Figure FDA0003092781740000024
转矩
Figure FDA0003092781740000025
再代入无差拍直接转矩控制器中的参考电压计算公式得到电压ud，uq；
步骤3，在转矩环设计滑模扰动观测器补偿参数扰动造成的电压误差，将电压误差观测值
Figure FDA0003092781740000026
补偿给ud和uq得到
Figure FDA0003092781740000027
和
Figure FDA0003092781740000028
然后通过逆Park变换得到两相静止αβ坐标系下的两相电压uα和uβ；
其中，转矩环的滑模扰动观测器为：
Figure FDA0003092781740000029
Figure FDA00030927817400000210
其中，
Figure FDA00030927817400000211
为d、q轴电流的估计值；gd、gq为滑模参数；
Figure FDA00030927817400000212
为电机参数扰动所导致d、q轴电压变化量的估计值；Udsmo、Uqsmo为滑模控制函数；
步骤4，将uα和uβ进行电压空间矢量脉宽调制，得到用于调控三相逆变器的开关信号；
步骤5：使用获得的开关信号控制三相逆变器，再使用三相逆变器的输出量来控制电机。
2.一种基于滑模策略的无差拍直接转矩控制系统，其特征在于，包括：
转速感测器，用于测量电机转子的角速度ωk；
抗扰动滑模控制器，用于根据给定的转子角速度ω*和转速感测器测量到的转子角速度ωk的偏差输出转矩给定值
Figure FDA0003092781740000031
其中，抗扰动滑模控制器中的趋近律为：
Figure FDA0003092781740000032
δ＝α+(λ-α)e-β|x|
Figure FDA0003092781740000033
滑模面信息函数s的计算公式为：
Figure FDA0003092781740000034
式中，x为系统状态变量，δ为幂次项指数，λ、α分别为δ所能达到的最小和最大值，β为调节δ变化速率的常数项系数，ε变指数幂次项系数；γ为状态变量指数；
所述输出转矩给定值
Figure FDA0003092781740000035
的计算公式为：
Figure FDA0003092781740000036
其中，J为转动惯量，p为电机极对数，eω为转速误差，
Figure FDA0003092781740000037
为扰动估计值；
电力感测装置，用于感测电机的定子三相绕组的相电流；
坐标变换模块，用于将电机的定子三相绕组相电流，经Clark变换得到两相静止αβ坐标系下的两相电流iα和iβ后，将iα和iβ通过Park变换得到两相旋转dq坐标系下的两相电流
Figure FDA0003092781740000038
和
Figure FDA0003092781740000039
利用
Figure FDA00030927817400000310
和
Figure FDA00030927817400000311
计算得到d轴磁链
Figure FDA00030927817400000312
q轴磁链
Figure FDA00030927817400000313
转矩
Figure FDA00030927817400000314
后，再将结果输出至所述无差拍转矩控制装置；
无差拍直接转矩控制器，以转矩给定值
Figure FDA00030927817400000315
k时刻转矩
Figure FDA00030927817400000316
k时刻dq轴磁链
Figure FDA0003092781740000041
磁链给定值
Figure FDA0003092781740000042
和
Figure FDA0003092781740000043
为输入，利用参考电压计算公式得到电压ud，uq并输入至转矩环；
滑模扰动观测器，连接到无差拍直接转矩控制器的转矩环，以q轴电流
Figure FDA0003092781740000044
d轴电流
Figure FDA0003092781740000045
和测量转子角速度ωk作为输入，输出电压误差观测值
Figure FDA0003092781740000046
补偿给ud和uq得到
Figure FDA0003092781740000047
和
Figure FDA0003092781740000048
其中，转矩环的滑模扰动观测器为：
Figure FDA0003092781740000049
Figure FDA00030927817400000410
其中，
Figure FDA00030927817400000411
为d、q轴电流的估计值；gd、gq为滑模参数；
Figure FDA00030927817400000412
为电机参数扰动所导致d、q轴电压变化量的估计值；Udsmo、Uqsmo为滑模控制函数；
逆Park变换器，以
Figure FDA00030927817400000413
和
Figure FDA00030927817400000414
为输入，经逆Park变换，得到两相静止αβ坐标系下的两相电压uα和uβ；
三相逆变器，与逆Park变换器连接，将uα和uβ进行电压空间矢量脉宽调制，得到用于调控三相逆变器的开关信号；
晶体管，其输入端连接到三相逆变器的输出端，输出端连接电机，使用获得的开关信号控制三相逆变器，再使用三相逆变器的输出量来控制电机。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113708703A (zh) * 2021-08-23 2021-11-26 合肥安迅精密技术有限公司 一种电机电流扰动实时补偿方法及系统
CN116248003A (zh) * 2023-05-06 2023-06-09 四川省产品质量监督检验检测院 基于滑模控制的开关磁阻电机自抗扰速度控制方法和系统
CN117927458A (zh) * 2024-03-21 2024-04-26 希望森兰科技股份有限公司 一种用于空压机系统的快响应滑模控制方法
CN117927458B (zh) * 2024-03-21 2024-05-24 希望森兰科技股份有限公司 一种用于空压机系统的快响应滑模控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108233807A (zh) * 2017-12-13 2018-06-29 北京首钢国际工程技术有限公司 基于永磁体磁链滑模辨识的无差拍直接转矩控制方法
CN110022105A (zh) * 2019-04-25 2019-07-16 西安理工大学 基于fosmc的永磁同步电机预测电流控制方法及系统
CN110165951A (zh) * 2019-04-22 2019-08-23 浙江工业大学 一种基于扰动估计补偿的永磁同步电机双环无差拍预测控制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108233807A (zh) * 2017-12-13 2018-06-29 北京首钢国际工程技术有限公司 基于永磁体磁链滑模辨识的无差拍直接转矩控制方法
CN110165951A (zh) * 2019-04-22 2019-08-23 浙江工业大学 一种基于扰动估计补偿的永磁同步电机双环无差拍预测控制方法
CN110022105A (zh) * 2019-04-25 2019-07-16 西安理工大学 基于fosmc的永磁同步电机预测电流控制方法及系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YAOQIANG WANG ET AL.: "Antidisturbance Sliding Mode-Based Deadbeat Direct Torque Control for PMSM Speed Regulation System", 《IEEE TRANSACTIONS ON TRANSPORTATION ELECTRIFICATION》, 25 May 2021 (2021-05-25), pages 2705, XP011880724, DOI: 10.1109/TTE.2021.3083074 *
扶文树 等: "永磁同步电机新型无差拍直接转矩控制", 《电气传动》, vol. 51, no. 2, 31 January 2021 (2021-01-31), pages 9 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113708703A (zh) * 2021-08-23 2021-11-26 合肥安迅精密技术有限公司 一种电机电流扰动实时补偿方法及系统
CN116248003A (zh) * 2023-05-06 2023-06-09 四川省产品质量监督检验检测院 基于滑模控制的开关磁阻电机自抗扰速度控制方法和系统
CN117927458A (zh) * 2024-03-21 2024-04-26 希望森兰科技股份有限公司 一种用于空压机系统的快响应滑模控制方法
CN117927458B (zh) * 2024-03-21 2024-05-24 希望森兰科技股份有限公司 一种用于空压机系统的快响应滑模控制方法

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