【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及永磁同步电机控制，尤其涉及到一种永磁同步电机滑模控制方法、装置、设备及存储介质。
技术介绍
1、永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor，pmsm)由于具有高效率、高功率密度、高可靠性等优点，在航天航空、高速列车等领域具有广泛应用。在永磁同步电机伺服系统的控制方法中，通常采用传统的pi控制策略，然而当外部扰动发生突变时，其性能难以满足需求。为此，众多学者探寻更多更有效的控制策略。
2、为了提高永磁同步电机位置跟踪性能，国内外众多学者提出了众多控制方法，主要方法有自抗扰控制、反演控制、鲁棒控制、滑模控制等，其中滑模控制由于具有算法简单、强鲁棒性而备受关注。然而传统的滑模控制无法保证系统在有限时间内收敛，因此有学者提出终端滑模控制。为了解决终端滑模控制在永磁同步电机这类二阶系统中存在的奇异性问题，并使其快速收敛，有学者提出非奇异快速终端滑模控制(non-singular fastterminal sliding mode control，nftsmc)，通过设计非奇异快速终端滑模面使系统在有限时间内收敛到平衡点。同时滑模面和趋近律共同决定了滑模控制的整体性能，其中指数趋近律具有较好的性能，然而传统的指数趋近律存在较大抖振，且趋近速度较慢。
3、然而，非奇异快速终端滑模控制在设计时并未考虑外部扰动变化的影响，在负载扰动发生突变时将导致控制精度降低。为此众多学者通过设计观测器来提高系统的抗扰动能力，其中扩张状态观测器因具有高精度、低计算量而被广泛使用。但是传
4、因此，如何提高永磁同步电机滑模控制精度与鲁棒性，提升观测器的收敛速度、自适应能力与响应速度，是一个亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种永磁同步电机滑模控制方法、装置、设备及存储介质，旨在解决上述至少一个技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种永磁同步电机滑模控制方法，包括以下步骤：
3、基于永磁同步电机数学模型，构建电机状态方程；
4、基于所述永磁同步电机数学模型，将负载转矩视为外部扰动，构建新型自适应非线性扩张状态观测器；
5、基于所述电机状态方程，构建非奇异快速终端滑模面和新型变增益指数趋近律；
6、基于所述新型自适应非线性扩张状态观测器、非奇异快速终端滑模面和新型变增益指数趋近律，构建新型非奇异快速终端滑模控制器；
7、利用所述新型非奇异快速终端滑模控制器执行永磁同步电机滑模控制。
8、可选的，基于永磁同步电机数学模型，构建电机状态方程，具体包括：
9、建立d-q轴定子和转子的电压方程、转矩方程和运动方程，将所述电压方程的变形表达与所述转矩方程和所述运动方程联立，以d轴定子磁链与q轴定子磁链相等为约束，建立永磁同步电机数学模型；
10、其中，所述永磁同步电机数学模型的表达式，具体为：
11、
12、式中，是转子的机械角速度，是极坐标对数，为永磁体基波励磁磁场链，为q轴定子电流，为摩擦系数，为负载转矩，为转动惯量，以d轴定子磁链与q轴定子磁链相等为约束，具体为：；
13、基于永磁同步电机数学模型，构建电机状态方程；
14、其中，所述电机状态方程的电机状态变量的表达式，具体为：
15、
16、
17、
18、式中，为永磁同步电机位置的期望值。
19、可选的，基于所述永磁同步电机数学模型，将负载转矩视为外部扰动，构建新型自适应非线性扩张状态观测器，具体包括：
20、将负载转矩视为外部扰动，构建新型非线性扩张状态观测器，将新型非线性扩张状态观测器中的系数替换为自适应系数，并对新型非线性扩张状态观测器进行更新，获得新型自适应非线性扩张状态观测器；
21、其中，新型非线性扩张状态观测器的表达式，具体为：
22、
23、式中，，，，，；、分别为neso观测出的，的估计值，，为跟踪误差，其中估计误差有上界，即存在常数，使；
24、其中，更新后的新型自适应非线性扩张状态观测器的表达式，具体为：
25、
26、式中，，。
27、可选的，基于所述电机状态方程，构建非奇异快速终端滑模面和新型变增益指数趋近律，具体包括：
28、基于设置的永磁同步电机状态变量，设计非奇异快速终端滑模面和新型变增益指数趋近律；
29、其中，所述非奇异快速终端滑模面的表达式，具体为：
30、
31、式中，为永磁同步电机位置的期望值，，，；；
32、其中，所述新型变增益指数趋近律的表达式，具体为：
33、
34、式中，，，，，，，，为的增函数，且满足；中与均为的减函数，则为的增函数。
35、可选的，基于所述新型自适应非线性扩张状态观测器、非奇异快速终端滑模面和新型变增益指数趋近律，构建新型非奇异快速终端滑模控制器，具体包括：
36、令所述非奇异快速终端滑模面导数的表达式与所述新型变增益指数趋近律的表达式相等，获得初始的新型非奇异快速终端滑模控制器；其中，非奇异快速终端滑模面导数表达式，具体为：
37、
38、其中，初始的新型非奇异快速终端滑模控制器的表达式，具体为：
39、
40、利用所述新型自适应非线性扩张状态观测器对负载转矩进行估计，并将所得负载估计值作为补偿项加入所述初始的新型非奇异快速终端滑模控制器中，获得最终的新型非奇异快速终端滑模控制器；
41、其中，最终的新型非奇异快速终端滑模控制器的表达式，具体为：
42、
43、式中，为负载，为负载估计值。
44、可选的，利用所述新型非奇异快速终端滑模控制器执行永磁同步电机滑模控制步骤，具体包括：
45、对生成的新型非奇异快速终端滑模控制器进行稳态误差界及收敛时间分析，判断永磁同步电机能否在所述新型非奇异快速终端滑模控制器的作用下在有限时间内收敛到稳定状态；
46、若是，则将最终获得的新型非奇异快速终端滑模控制器用作永磁同步电机滑模控制执行。
47、此外，为了实现上述目的，本专利技术还提供了一种永磁同步电机滑模控制装置，包括：
48、第一构建模块，用于基于永磁同步电机数学模型，构建电机状态方程；
49、第二构建模块，用于基于所述永磁同步电机数学模型，将负载转矩视为外部扰动，构建新型自适应非线性扩张状态观测器；
50、第三构建模块，用于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种永磁同步电机滑模控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的永磁同步电机滑模控制方法，其特征在于，基于永磁同步电机数学模型，构建电机状态方程，具体包括：
3.如权利要求2所述的永磁同步电机滑模控制方法，其特征在于，基于所述永磁同步电机数学模型，将负载转矩视为外部扰动，构建新型自适应非线性扩张状态观测器，具体包括：
4.如权利要求3所述的永磁同步电机滑模控制方法，其特征在于，基于所述电机状态方程，构建非奇异快速终端滑模面和新型变增益指数趋近律，具体包括：
5.如权利要求4所述的永磁同步电机滑模控制方法，其特征在于，基于所述新型自适应非线性扩张状态观测器、非奇异快速终端滑模面和新型变增益指数趋近律，构建新型非奇异快速终端滑模控制器，具体包括：
6.如权利要求1所述的永磁同步电机滑模控制方法，其特征在于，利用所述新型非奇异快速终端滑模控制器执行永磁同步电机滑模控制步骤，具体包括：
7.一种永磁同步电机滑模控制装置，其特征在于，包括：
8.一种永磁同步电机滑模控制设备，其特征在于，
9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有永磁同步电机滑模控制程序，所述永磁同步电机滑模控制程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的永磁同步电机滑模控制方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种永磁同步电机滑模控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的永磁同步电机滑模控制方法，其特征在于，基于永磁同步电机数学模型，构建电机状态方程，具体包括：
3.如权利要求2所述的永磁同步电机滑模控制方法，其特征在于，基于所述永磁同步电机数学模型，将负载转矩视为外部扰动，构建新型自适应非线性扩张状态观测器，具体包括：
4.如权利要求3所述的永磁同步电机滑模控制方法，其特征在于，基于所述电机状态方程，构建非奇异快速终端滑模面和新型变增益指数趋近律，具体包括：
5.如权利要求4所述的永磁同步电机滑模控制方法，其特征在于，基于所述新型自适应非线性扩张状态观测器、非奇异快速终端滑模面和新型变增益指数趋近律，构建新型非奇异快速终端滑模控制器，具体...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。