一种基于新型趋近律的无轴承异步电机滑模控制方法与流程

技术特征：

1.一种基于新型趋近律的无轴承异步电机滑模控制方法，其特征在于，电机转速环的滑模速度控制器采用具有自适应调速功能的新型趋近律，利用调速系统中的转速误差构造积分滑模面，结合电磁转矩和运动方程，得到转速环的电流信号

所述新型趋近律是在传统指数趋近律的基础上，采用系统状态变量的一阶范数||x||₁，将系统趋近速度与系统状态变量距离稳定点的远近相关联：当系统状态变量距离稳定点较远时，||x||₁较大，此时系统状态变量通过指数项λs/(1+α||x||₁)和等速趋近项-ε||x||₁sgn(s)向滑模面靠近，同时通过减小调速系数α来加快系统趋近速度；当系统状态变量运行至稳定点时，等速趋近项-ε||x||₁sgn(s)起到主导作用；||x||₁不断减小并趋近于0，使得-ε||x||₁sgn(s)为0，实现滑模运动稳定于原点。

2.根据权利要求1所述的一种基于新型趋近律的无轴承异步电机滑模控制方法，其特征在于，所述新型趋近律的具体表达式为：

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\·}{s}=-\mathrm{\ϵ}\left|\right|x|{|}_1\mathrm{sgn}\left(s\right)-\mathrm{\λ}\frac{1}{1+\mathrm{\α}\left|\right|x|{|}_1}s\\ \underset{t\→\mathrm{\∞}}{\lim }\left|\right|x|{|}_1=0\end{array}\right.$

其中：为滑模面s的导数；sgn(s)为符号函数；为系统状态变量的一阶范数；λ>0，ε>0，α>0，n>0，均为系统参数。

3.根据权利要求2所述的一种基于新型趋近律的无轴承异步电机滑模控制方法，其特征在于，所述滑模速度控制器的具体设计步骤包括：

S1，建立系统状态变量表达式：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_1={\mathrm{\ω}}^{*}-\mathrm{\ω}\\ x_2={\∫}_{-\mathrm{\∞}}^t{x}_{1}dt\end{array}\right.$

其中：ω^*为系统的给定转速，ω为系统的实际转速；

S2，建立电机电磁转矩方程和运动方程：

$\left\{\begin{array}{c}{T}_e=p_1{\mathrm{\ψ}}_1{i}_{1q}\\ T_e-T_l=\frac{J}{p_1}\frac{d\mathrm{\ω}}{dt}\end{array}\right.$

其中：T_e为电磁转矩；T_l为负载转矩；J为电机转动惯量；p₁为电机转矩绕组极对数；ψ₁为气隙磁链；i_1q为转矩绕组中定子相电流q轴分量；

S3，对x₁求导，并结合电磁转矩方程和运动方程得到：

$x_1^{\′}=-{\mathrm{\ω}}^{\′}=-\frac{p_1^2{\mathrm{\ψ}}_1}{J}{i}_{1q}+\frac{p_1}{J}{T}_l$

S4，增加干扰项，得到x′₁的表达式为：

$x_1^{\′}=(-\frac{p_1^2{\mathrm{\ψ}}_1}{J}+\mathrm{\Δ}\mathrm{\ζ})i_{1q}+(\frac{p_1}{J}+\mathrm{\Δ}\mathrm{\η})T_l+\mathrm{\Δ}\mathrm{\ξ}$

其中：Δζ、Δξ、Δη为不确定干扰，且为有界常量；

S5，记b(t)为系统的总干扰因素，简化S4中的表达式得到

$x_1^{\′}=-\frac{p_1^2{\mathrm{\ψ}}_1}{J}{i}_{1q}+b_1\left(t\right)$

式中：且为有界正数；

S6，结合S1和S5，得到转速误差系统状态方程为：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_1^{\′}=-{\mathrm{\ω}}^{\′}=-\frac{p_1^2{\mathrm{\ψ}}_1}{J}{i}_{1q}+b_1\left(t\right)\\ x_2^{\′}=x_1={\mathrm{\ω}}^{*}-\mathrm{\ω}\end{array}\right.$

S7，选取滑模面：s＝x₁+cx₂；并对滑模面求导得到：

$s^{\′}=x_1^{\′}+{\mathrm{cx}}_2^{\′}=-\frac{p_1^2{\mathrm{\ψ}}_1}{J}{i}_{1q}+b_1\left(t\right)+{\mathrm{cx}}_1$

其中，c为滑模面系数；

S8，结合新型趋近律的表达式和S7中的表达式，得到：

$-\mathrm{\ϵ}\left|\right|x_1|{|}_1\mathrm{sgn}\left(s\right)-\mathrm{\λ}\frac{1}{1+\mathrm{\α}\left|\right|x_1|{|}_1}s=-\frac{p_1^2{\mathrm{\ψ}}_1}{J}{i}_{1q}+b_1\left(t\right)+{\mathrm{cx}}_1;$

化简后得到滑模控制器的表达式为：

$i_{1q}=\frac{J}{p_1^2{\mathrm{\ψ}}_1}\left(\mathrm{\ϵ}\right|\left|x_1\right|{|}_1\mathrm{sgn}\left(s\right)+\mathrm{\λ}\frac{1}{1+\mathrm{\α}\left|\right|x_1|{|}_1}s+b_1\left(t\right)+{\mathrm{cx}}_1).$