【摘 要】
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永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）由于具有效率高,功率密度高,结构简单等优点,已成为航空航天、电动汽车等领域驱动电机的重点发展对象。随着工业伺服控制中PMSM的使用越来越普遍,对系统高性能控制的需求也越来越高。由于运行中的PMSM参数具有不确定性,且温度、磁饱和程度也都在不断变化,传统矢量控制中的PI调节器易受电机参数和负载扰动的影响,导
【基金项目】
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辽宁省教育厅一般项目（LJ2019JL011）；
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永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM）由于具有效率高,功率密度高,结构简单等优点,已成为航空航天、电动汽车等领域驱动电机的重点发展对象。随着工业伺服控制中PMSM的使用越来越普遍,对系统高性能控制的需求也越来越高。由于运行中的PMSM参数具有不确定性,且温度、磁饱和程度也都在不断变化,传统矢量控制中的PI调节器易受电机参数和负载扰动的影响,导致控制系统鲁棒性差、动态响应慢,因此设计高性能控制策略势在必行。本文基于分数阶滑模控制和模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）系统理论,综合运用负载扰动观测器（Load Disturbance Observer,LDO）、扩张状态观测器（Extended State Observer,ESO）等现代控制方法,深入研究了PMSM的高性能转速和电流控制策略等问题。本文提出了基于分数阶滑模速度级联的PMSM模型预测转矩控制策略。在速度环中,为减小系统的抖振同时提高系统的抗扰性能,设计了分数阶终端滑模速度控制器,通过李雅普诺夫定理证明了控制器的稳定性。在电流环中,针对定子转矩与磁链严重依赖PMSM参数和复杂权重设计的问题,设计了基于无差拍优化的转矩与磁链算法,优化算法避免了多次重复遍历的同时减小了计算量,增强了MPC预测性能和系统的鲁棒性。然后,通过仿真验证了该方法的可行性。为了进一步提高上述PMSM速度控制系统的动态性能和鲁棒性,分别利用LDO和ESO观测器对系统的控制器进行补偿,构成了基于观测器的分数阶滑模速度级联的PMSM模型预测转矩控制系统,仿真结果验证了所提方法的有效性。最后搭建了永磁同步电机调速系统半实物仿真实验平台,使用VS软件,NI软件把控制系统的总程序装载到NI控制器中,在实验平台上验证了基于ESO的分数阶滑模速度调节的PMSM模型预测转矩控制策略的有效性。该论文有图28幅,表8个,参考文献86篇。
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