五相永磁同步电机转速滑模控制研究.doc

五相永磁同步电机转速滑模控制研究 目录 TOC \o "1-9" \h \z \u 目录 1 正文 2 文1：五相永磁同步电机转速滑模控制研究 2 一、国内外研究进展 2 二.主要研究内容及新思路 3 三.研究计划及各阶段的研究成果 4 文2：电子机械制动系统的滑模控制研究 5 (1. State Key Laboratory o 5 2. College of Electrical a 5 1 车辆系统动力学模型 7 1.11/4车辆模型 7 1.2轮胎模型 7 1.3制动执行器模型 8 2滑模控制器设计 8 2.1 控制器设计 8 (10) 9 (11) 9 (12) 9 (13) 10 (14) 10 (15) 10 (16) 10 (17) 10 (18) 10 (19) 10 (20) 11 2.2 抖振削弱方法 11 (21) 11 3仿真计算 11 4结论 12 原创性声明（模板） 13 正文 五相永磁同步电机转速滑模控制研究 文1：五相永磁同步电机转速滑模控制研究 一、国内外研究进展 滑模控制(slidingmodecontrol，SMC)是由前苏联学者S.V.Emelyanov于上世纪50年代首先提出的，在20世纪七十年代由V.I.Utkin等学者不断发展之后，现已成为控制领域一个重要的研究分支，并在电机驱动领域获得了广泛应用[50][51] 与传统非线性控制方法不同，SMC是一种不连续性的非线性控制方法，即它的结构不是确定不变的，而是在系统动态的过程中，按照当前的系统状态有指向性地实时作出改变，从而驱动状态轨迹朝着事先设定好的“滑动模态”运动。该滑动模态不受系统的参数摄动和外部干扰的影响，因而使系统能够获得优良的鲁棒性[52][53][54]。SMC以其对干扰和系统未建模动态具有较强的鲁棒性在永磁电机速度控制系统中得到了越来越广泛的应用。但是，SMC策略有一个比较棘手的问题，传统SMC策略由于存在趋近阶段导致响应速度较慢，且滑模抖振严重降低电机的控制性能[55][56] 为了解决上述问题，一些学者改进了SMC策略。文献[57]提出一种积分滑模控制(integralslidingmodecontrol，ISMC)策略，其基本思想是在传统线性滑模面中引入积分项，该策略可实现对干扰的抑制，但其动态过程存在超调且响应速度较慢。文献[58]使用扰动观测器观测系统干扰，然后将其前馈至非奇异终端滑模控制策略，提高了系统对干扰的鲁棒性，但是所用扰动观测器仅对定值干扰具有较好的观测作用，对于随机变化的干扰效果不太理想。文献[59]为了实现对系统干扰的观测，在滑模控制线性矩阵不等式方法的基础上，提出了一种鲁棒滑模观测器，该观测器对干扰具有鲁棒性，但是该鲁棒滑模观测器的设计过于复杂且参数调节较难。文献[60]使用高阶滑模微分器观测系统干扰，提出一种连续动态滑模控制策略，改善了系统动态响应性能，具有很好的抗扰能力，但其设计过于复杂。文献[61]针对干扰系统提出一种时变干扰重构策略，采用高增益滑模观测器将未知干扰的微分估计和系统状态估计引入滑模控制策略中，消除了干扰对系统的影响，但是该策略中有较多的参数需要调节，且参数之间的配合要求较高，这将大大增加控制策略参数调节的难度，从而限制了其推广应用。 二.主要研究内容及新思路 主要研究内容： 本文以一种电动汽车用五相永磁同步电机为控制对象，以滑模控制策略为研究重点，针对传统SMC策略转速超调大、响应速度慢以及抗干扰能力差的问题，提出了基于新型趋近律的转速滑模控制(speedslidingmodecontrolbasedonnewreachinglaw，NRL-SMC)策略和基于扰动观测的转速滑模控制(speedslidingmodecontrolbasedondisturbanceobserver，DOB-SMC)策略，并通过仿真验证了所提控制策略的可行性。本文全文主要研究内容如下： 第一章简要描述了课题研究的背景及意义，对永磁同步电机调速技术的发展现状进行了总结，并指出了它们的优缺点，最后简单介绍了滑模控制技术研究现状及其在电机驱动控制领域的应用。 第二章推导了五相PMSM在自然坐标系和同步旋转坐标系下的数学模型，同时分析了PMSM矢量控制策略，建立了五相PMSM的矢量控制系统。 第三章介绍了滑模控制的基本理论，在此基础上提出了一种NRL-SMC策略，通过设计一种新型的滑模趋近律，提高了SMC的趋近速度，有效削弱了滑模抖振，同时实现了五相PMSM转速的快速跟随和无超调运行。最后，通过搭建Matlabimu