吉林大学学报(工学版) ›› 2014, Vol. 44 ›› Issue (6): 1736-1742.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201406031
黄家才1, 施昕昕1, 李宏胜1, 徐庆宏1, 石要武2
HUANG Jia-cai1, SHI Xin-xin1, LI Hong-sheng1, XU Qing-hong1, SHI Yao-wu2
摘要: 为了提高永磁同步电机(PMSM)调速系统对负载扰动及参数变化的鲁棒性,采用速度误差的分数阶微积分,设计了非线性积分滑模面,并提出一种基于分数阶积分滑模控制算法(FOISMC)的PMSM速度控制系统。通过Lyapunov定理证明了所设计的控制器的稳定性,并对该控制器进行了性能分析。理论分析和数值仿真结果表明:所提方法比整数阶积分滑模控制以及常规PI控制具有更好的动态性能和抗扰动能力,以及更高的速度跟随精度。
中图分类号:
[1] Slemon G R. Electrical machines for variable-frequency drives[J]. Proceeding of IEEE, 1994, 82(8): 1123-1139. [2] Rachid E, Mohand O. Nonlinear predictive controller for a permanent magnet synchronous motor drive[J]. Mathematics and Computers in Simulation, 2010, 81(2): 394-406. [3] Zhou J, Wang Y. Real-time nonlinear adaptive back stepping speed control for a PM synchronous motor[J]. Control Engineering Practice, 2005, 13(10): 1259-1269. [4] Hsien T L, Sun Y Y, Tsai M C. H ∞ control for a sensorless permanent magnet synchronous drive[J]. IEE Proceedings Electric Power Applications, 1997, 144(3): 173-181. [5] Mezouar A, Fellah M K, Hadjeri S. Adaptive sliding mode observer for induction motor using two-time-scale approach[J]. Electric Power Systems Research, 2007,77(5):604-618. [6] Chern T L, Wu Y C. Design of integral variable structure controller and application to electro hydraulic velocity servo systems[J]. IEE Proceedings D. IET, 1991, 138(5): 439-444. [7] Bailk I C, Kim K H, Youn M J. Robust nonlinear speed control of PM synchronous motor using boundary layer integral sliding mode control technique[J]. IEEE Transactions on Control System Technology, 2000,8(1):47-54. [8] 童克文, 张兴, 张昱, 等. 基于新型趋近率的永磁同步电机滑模变结构控制[J]. 中国电机工程学报,2008, 28(21): 102-106. Dong Ke-wen, Zhang Xing, Zhang Yu, et al. Sliding mode variable structure control of a permanent magnet synchronous machine based on a novel reaching law[J]. Proceedings of the CSEE, 2008,28(21): 102-106. [9] Podlubny I. Fractional-order systems and PIλDμ-controllers[J]. IEEE Transactions on Automatic Control, 1999, 44(1): 208-214. [10] Li H S, Luo Y, Chen Y Q. A Fractional order proportional and derivative (FOPD) motion controller: tuning rule and experiments[J]. IEEE Transactions on Control Systems Technology, 2010,18(2):516-520. [11] Li Y,Chen Y Q,Podlubny I. Stability of fractional order nonlinear dynamic systems: Lyapunov direct method and generalized Mittag-Leffler stability[J].Computers Mathematics with Applications,2010,59(5):1810-1821. [12] Chen Y Q, Petras I, Xue D Y. Fractional order control-A tutorial[C]∥American Control Conference, 2009:1397-1411. [13] Oldham K B, Spanier J. The Fractional Calculus[M]. New York:Academic Press, 1974. [14] Podlubny I. Fractional Differential Equations[M]. San Diego:Academic Press,1999. [15] 张碧陶, 皮佑国. 永磁同步电机伺服系统模糊分数阶滑模控制[J]. 控制与决策,2012, 27(12): 1776-1780. Zhang Bi-tao, Pi You-guo. Fractional order fuzzy sliding mode control for permanent magnet synchronous motor servo drive[J]. Control and Decision, 2012, 27(12): 1776- 1780. [16] Delavari H, Ghaderi R, Ranjbar A, et al. Fuzzy fractional order sliding mode controller for nonlinear systems[J]. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 2010, 15(4):963-978. [17] Lin F J. Real-time IP position controller design with torque feedforward control for PM synchronous motor[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 1997,44(3):398-407. [18] 王礼鹏,张化光,刘秀翀. 低速PMSM无速度传感器调速系统积分滑模控制[J]. 电机与控制学报, 2012,16(2): 20-24. Wang Li-peng, Zhang Hua-guang, Liu Xiu-chong. Sensorless of integral sliding mode controlled PMSM at low speeds[J]. Electric Machines and Control, 2012,16(2): 20-24. [19] 李鹏, 郑志强. 非线性积分滑模控制方法[J]. 控制理论与应用,2011,28(3): 421-426. Li Peng, Zheng Zhi-qiang. Sliding mode control approach with nonlinear integrator[J]. Control Theory & Applications, 2011,28(3):421-426. [20] 陈振, 耿洁, 刘向东. 基于积分时变滑模控制的永磁同步电机调速系统[J]. 电工技术学报,2011,26(6): 56-61. Chen Zhen, Geng Jie, Liu Xiang-dong. An integral and exponential time-varying sliding mode control of permanent magnet synchronous motors[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2011,26(6): 56-61. [21] Ahmed E, EI-Sayed A M A, EI-Saka H A. Equilibrium points, stability and numerical solutions of fractional order predator-prey and rabies models[J]. Journal of Mathematical Analysis and Applications,2007,325(22):542-553. [22] 史宏宇, 冯勇, 张袅娜. 感应电动机全局高阶滑模观测器[J]. 吉林大学学报:工学版,2013,43(3): 688-694. Shi Hong-yu, Feng Yong, Zhang Niao-na. Global high-order sliding mode observer for induction motor[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2013,43(3): 688-694. |
[1] | 顾万里,王萍,胡云峰,蔡硕,陈虹. 具有H∞性能的轮式移动机器人非线性控制器设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1811-1819. |
[2] | 李战东,陶建国,罗阳,孙浩,丁亮,邓宗全. 核电水池推力附着机器人系统设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1820-1826. |
[3] | 赵爽,沈继红,张刘,赵晗,陈柯帆. 微细电火花加工表面粗糙度快速高斯评定[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1838-1843. |
[4] | 王德军, 魏薇郦, 鲍亚新. 考虑侧风干扰的电子稳定控制系统执行器故障诊断[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1548-1555. |
[5] | 闫冬梅, 钟辉, 任丽莉, 王若琳, 李红梅. 具有区间时变时滞的线性系统稳定性分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1556-1562. |
[6] | 张茹斌, 占礼葵, 彭伟, 孙少明, 刘骏富, 任雷. 心肺功能评估训练系统的恒功率控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1184-1190. |
[7] | 董惠娟, 于震, 樊继壮. 基于激光测振仪的非轴对称超声驻波声场的识别[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1191-1198. |
[8] | 田彦涛, 张宇, 王晓玉, 陈华. 基于平方根无迹卡尔曼滤波算法的电动汽车质心侧偏角估计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 845-852. |
[9] | 张士涛, 张葆, 李贤涛, 王正玺, 田大鹏. 基于零相差轨迹控制方法提升快速反射镜性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 853-858. |
[10] | 王林, 王洪光, 宋屹峰, 潘新安, 张宏志. 输电线路悬垂绝缘子清扫机器人行为规划[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(2): 518-525. |
[11] | 贾一帆, 初亮, 许楠, 徐哲. 车用双电源开绕组电机驱动系统绕组模式切换及电流控制策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 20-29. |
[12] | 胡云峰, 王长勇, 于树友, 孙鹏远, 陈虹. 缸内直喷汽油机共轨系统结构参数优化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 236-244. |
[13] | 朱枫, 张葆, 李贤涛, 王正玺, 张士涛. 基于强跟踪卡尔曼滤波的陀螺信号处理[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1868-1875. |
[14] | 晋超琼, 张葆, 李贤涛, 申帅, 朱枫. 基于扰动观测器的光电稳定平台摩擦补偿策略[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(6): 1876-1885. |
[15] | 冯建鑫. 具有测量时滞的不确定系统的递推鲁棒滤波[J]. 吉林大学学报(工学版), 2017, 47(5): 1561-1567. |
|