【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种永磁同步电机速度控制方法，尤其涉及一种基于自适应超螺旋永磁同步电机抗扰控制方法。
技术介绍
1、永磁同步电机由于高功率密度、高能量效率、高可靠性的优点，广泛应用于新能源汽车、工业机器人、航天空间机构和一些需要高精度定位的领域。传统的pmsm控制系统通常采用双闭环pi控制，即速度环和电流环。速度环通过pi控制器控制电机转速，电流环通过pi控制器控制电机电流。随着科技发展、工业升级，传统的pid控制已经不能满足现如今的控制精度需求。目前，除pid控制之外，常被研究的永磁同步电机速度环控制方法有：神经网络控制、模糊控制、鲁棒控制、自抗扰控制、自适应控制和滑模控制等，电流环则是预测控制和比例谐振控制等。
2、滑模控制本质上是一种特殊的非线性控制方法，其特点在于控制的非连续性。它可以使被控系统的状态在预定的滑模面上运动。而滑模面的选取与设计与系统的参数和外界扰动无关，因此滑模控制具有对系统为建模动态、参数变化和外部干扰不敏感的优良性能，在永磁同步电机控制邻域被广泛应用。
3、但是由于滑模控制本身的不连续的切换，系统的抖振不可避免，对控制性能的影响极大，同时永磁同步电机本身在运行时由于本身的参数、负载的扰动等不确定因素的影响，实现其高精度控制是一个较为困难的问题。如何实现永磁同步电机的高精度控制，在工业上具有重要意义。
4、传统的双环pi控制器替换为转速环自适应超螺旋滑模观测器-非奇异快速终端滑模复合控制器，将电流环pi控制器替换为比例-准比例谐振控制器。能够改善转速响应不好、超调量过大
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于自适应超螺旋永磁同步电机抗扰控制方法，该方法将电机参数摄动带来的干扰影响降到最低。同时，减少了坐标旋转，从而减小了控制算法实现的难度，减小了未知因素对电机运行的干扰。该方法成功应用于表贴式永磁同步电机，实现了超调量小，稳态误差小，抗干扰性强。
2、本专利技术的技术方案包括以下步骤：
3、一种基于自适应超螺旋永磁同步电机抗扰控制方法，该方法的步骤如下
4、步骤1：对含扰动的表贴式永磁同步电机动力学模型进行建模；
5、步骤2：设计电流环比例-准比例谐振控制器；
6、步骤3：根据动力学模型，设计自适应超螺旋扰动滑模观测器，并与非奇异快速终端滑模控制器共同组成转速环复合控制器；
7、步骤4：将内、外双闭环控制器设计完成之后，需要对电流进行静止坐标变换和反同步旋转坐标变换,将其连接成完整的双闭环控制方案。因此需要设计clark和i park变换模块。
8、2.进一步地，步骤1中，含扰动的表贴式永磁同步电机动力学模型具体为：
9、
10、其中，j为转动惯量；b为阻尼系数；tl为负载转矩；ωm为电机机械角速度；δe、δl、δb分别为参数摄动、摩擦和负载转矩等未知的有界扰动，z(t)＝tl-jiqδe+jδl+jδbωm是电机参数摄动、摩擦以及负载转矩的总扰动量。
11、3.进一步地，步骤2中，具体比例-准比例谐振控制器传递函数为：
12、
13、kp和kr分别是比例增益系数和谐振增益系数；ω0为谐振频率；ωc为截至频率，表征控制器跟踪参考信号的响应速度。
14、4.进一步地，步骤3中，具体自适应超螺旋扰动滑模观测器可以表示为：
15、
16、其中，与为和的观测值，和是ωm和z(t)的导数；te为电磁转矩；k(.)为自适应函数，由权利要求5给出；sign(.)为符号函数；为设定转速与实际转速之差。
17、5.进一步地，步骤3中，自适应函数具体表示为：
18、
19、其中δ代表比例因子(δ>0)。
20、6.进一步地，步骤3中，非奇异快速终端滑模控制器根据下述公式得到电机定子电流q轴分量期望值：
21、
22、7.进一步地，步骤4中，clark变换与ipark变换矩阵具体为：
23、
24、其中，θe为电机电角度。
25、本专利技术的优点和积极效果体现为：
26、1.本专利技术使用的比例-比例谐振电流环控制器相比传统的pi控制器，该方法不含与电机参数相关的前馈补偿和解耦回路。因此，该方法将电机参数摄动带来的干扰影响降到最低。同时，减少了坐标旋转，从而减小了控制算法实现的难度。
27、2.本专利技术在速度环控制环节中，使用非奇异快速终端滑模控制器，比pi控制器具有更好的控制效果，并且减小了滑模控制的抖振现象。同时使用自适应超螺旋滑模观测器对总扰动进行精准观测，并补偿到控制中实现抗扰控制，减小了未知因素对电机运行的干扰。
28、3.仿真结果验证了基于自适应超螺旋滑模扰动观测器的永磁同步电机抗扰控制算法能够成功应用于表贴式永磁同步电机的情况，超调量小，稳态误差小，抗干扰性强，验证了本专利技术的有效性和优越性。
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1.一种基于自适应超螺旋永磁同步电机抗扰控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于自适应超螺旋永磁同步电机抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤1中，含扰动的表贴式永磁同步电机动力学模型具体为：
3.根据权利要求1所述的一种基于自适应超螺旋永磁同步电机抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤2中，具体比例-准比例谐振控制器传递函数为：
4.根据权利要求1所述的一种基于自适应超螺旋永磁同步电机抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤3中，具体自适应超螺旋扰动滑模观测器为：
5.根据权利要求1所述的一种基于自适应超螺旋永磁同步电机抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤3中，自适应函数具体表示为：
6.根据权利要求1所述的一种基于自适应超螺旋永磁同步电机抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤3中，非奇异快速终端滑模控制器根据下述公式得到电机定子电流q轴分量期望值：
7.根据权利要求1所述的一种基于自适应超螺旋永磁同步电机抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤4中，Clark变换与IPark变换矩阵具体为：<...
【技术特征摘要】
1.一种基于自适应超螺旋永磁同步电机抗扰控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于自适应超螺旋永磁同步电机抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤1中，含扰动的表贴式永磁同步电机动力学模型具体为：
3.根据权利要求1所述的一种基于自适应超螺旋永磁同步电机抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤2中，具体比例-准比例谐振控制器传递函数为：
4.根据权利要求1所述的一种基于自适应超螺旋永磁同步电机抗扰控制方法，其特征在于，所述步骤3中，...
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