永磁同步电机调速：广义积分观测器滑模控制新方法

"这篇研究论文探讨了在未知时变干扰下的永磁同步电机（PMSM）调速系统的问题，并提出了一种基于广义比例积分（GPI）观测器的滑模控制方法。通过GPI观测器估计系统扰动，包括模型不确定性与外部干扰，然后结合干扰估计和连续滑模控制策略，为PMSM系统的速度环设计了一种复合滑模控制策略，即SMC+GPI方法。这种方法相比于传统的滑模控制技术，具有更好的性能和抗干扰能力。" 正文： 在现代工业自动化领域，永磁同步电机（PMSM）因其高效率、高功率密度和宽调速范围等优点，被广泛应用于各种控制系统中。然而，实际运行过程中，PMSM系统会受到各种未知时变扰动的影响，如模型不确定性、外部环境干扰等，这些因素对电机的稳定性和调速性能造成挑战。因此，如何设计一种有效的控制策略来应对这些不确定性是研究的重点。 本论文提出的基于广义比例积分观测器的滑模控制方法，首先针对系统中的扰动进行建模。将模型不确定性与外部干扰视为一类时变扰动，通过GPI观测器进行实时估计。GPI观测器是一种扩展的PI结构，能够更全面地捕捉系统动态，提高扰动估计的精度和稳定性。 接下来，论文将扰动估计结果与滑模控制理论相结合，设计了一种连续滑模控制（SMC）策略。滑模控制以其对系统不确定性和外部干扰的鲁棒性而著名，通过设定一个滑动表面，使得系统状态能快速趋近于该表面并保持在上面运行，从而实现对系统性能的精确控制。然而，传统滑模控制可能会引起开关抖动和控制力过大等问题。为此，论文引入了GPI观测器，形成了SMC+GPI复合控制策略，以减小控制抖动，同时增强控制系统的稳定性和抗干扰性能。 SMC+GPI方法的关键在于，通过GPI观测器的连续估计，可以更平滑地调整滑模控制器，减少因不确定性和干扰引起的控制切换，从而改善系统的动态响应和稳态性能。此外，这种方法还能适应不同的系统条件和扰动情况，具有较强的自适应能力。 这项研究为PMSM调速系统提供了一个新的控制策略，该策略在确保系统性能的同时，有效地处理了模型不确定性及外部干扰问题，对于提升PMSM系统的控制质量和实际应用有着重要的理论和实践意义。通过实验验证，SMC+GPI方法表现出了优于传统滑模控制的性能，为未来相关领域的研究和工程实践提供了新的思路。