混合滑模控制与反正切观测器在SPMSM直接转矩控制中的应用

"该文主要探讨了一种基于混合滑模控制器和反正切观测器的SPMSM（表贴式永磁同步电机）直接转矩控制技术，旨在解决传统PI控制存在的抖振和相位延迟问题。通过设计新型趋近律，并结合模糊自适应方法动态调整参数，提高了系统的稳定性和响应速度。同时，应用super-twisting滑模策略来生成参考电压矢量，构建了混合滑模控制器。此外，建立了基于反正切函数的滑模观测器，对转子位置进行了精确补偿，减少了相位延迟。仿真结果表明，该设计在电机空载启动和受扰动时，能够显著降低抖振，提高系统响应，且转子位置识别更为准确。" 本文主要关注的是永磁同步电机（SPMSM）的控制策略改进，特别是直接转矩控制（DTC）系统。传统的PI控制器在SPMSM的DTC中存在抖振和相位延迟的问题，影响系统的性能。为了解决这些问题，作者提出了一种创新的方法： 1. **新型趋近律设计**：在转速控制环节，设计了新的趋近律，这有助于减少系统中的抖振现象。通过引入模糊自适应方法，可以动态地调整趋近律的参数，以适应不同的运行条件，保证了系统的稳定性。 2. **super-twisting滑模策略**：此策略用于生成参考电压矢量，它是一种高效的滑模控制策略，能够快速收敛并抑制不确定性，从而增强系统的鲁棒性。 3. **混合滑模控制器**：结合super-twisting滑模策略，设计了一个混合滑模控制器，该控制器能够有效地改善电机的动态性能，特别是在电机空载启动和受到外部干扰时，能够显著提高系统的响应速度，同时减少抖振现象。 4. **反正切滑模观测器**：为了精确估计转子位置，建立了一个基于反正切函数的滑模观测器。这种观测器通过合理补偿，能够有效地减少相位延迟，从而提高转子位置的辨识精度。 5. **稳定性分析**：通过Lyapunov方法，证明了采用新型趋近律和滑模控制策略的系统是稳定的。 6. **仿真验证**：通过对比实验，证明了所设计的控制器和观测器相对于传统的PI控制和基于指数趋近律的滑模控制器以及模型参考自适应观测器，具有更优的性能。在空载启动和干扰情况下的仿真结果证实了其高效性和准确性。 该研究为SPMSM的直接转矩控制提供了一种有效的解决方案，通过改进控制策略，不仅减少了系统的抖振，还提高了转子位置的识别精度，对于提升SPMSM的控制性能具有重要意义。