滑模变结构控制在交流电机矢量控制系统中的应用研究

"交流电机矢量控制系统滑模变结构控制策略研究" 交流电机矢量控制系统是现代工业自动化领域中的一种重要技术，它通过分离电机的电磁转矩和磁链，实现类似直流电机的控制效果，提高了交流电机的动态性能和效率。然而，交流电机本身存在多变量、非线性、强耦合的特性，且参数会随时间变化，加上机械传动带来的非线性问题，如摩擦和振动，以及负载的不确定性，使得设计一个高性能的矢量控制系统面临挑战。 滑模变结构控制策略是解决这些问题的有效途径。滑模控制基于切换函数，当系统状态接近预设的“滑模表面”时，控制律会快速调整，使系统状态始终保持在该表面上，从而达到鲁棒控制的效果。它对系统模型的精确度要求较低，能够应对参数变化、负载扰动和非线性因素的影响，具有快速响应、抗干扰性强和实现简单的优点，特别适用于实时控制系统。 在本文中，首先探讨了滑模变结构控制的设计方法和应用，关注于控制目标设定、系统不变性以及抖振现象的处理。接着，针对交流感应电机矢量控制，改进了传统速度环PI或PID控制器，设计了一种滑模变结构速度控制器，以解决传统方法存在的问题。此外，对于无速度传感器的交流感应电机矢量控制，研究了滑模观测器在转速辨识中的应用，提出了一种新型的变结构模型参考自适应系统（MRAS）观测器，用于转速估计，并通过仿真验证了其性能。 对于永磁同步电机的矢量控制，分析了多种基于先进控制理论的速度控制器，并设计了适用于永磁同步电机的滑模变结构速度控制器。同样，针对无速度传感器的情况，研究了滑模观测器在永磁同步电机转速辨识中的应用，提出了一种基于变结构MRAS的转速辨识方法，并进行了仿真分析。 最后，为了实际验证所提出的控制策略，构建了一个基于TI公司的TMS320LF2407A DSP芯片的交流驱动系统实验平台，进行了实验研究，从而证明了所设计的滑模变结构控制策略在交流电机矢量控制系统中的有效性和实用性。 关键词：交流电机，矢量控制，滑模变结构控制，永磁同步电机，变结构模型参考自适应，转速辨识