【摘 要】
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永磁同步电机以高效率、高可靠性、轻量化等特性而闻名,目前被广泛地应用在工农业生产、交通车辆、航天军工等领域。永磁同步电机是一个典型的多变量非线性耦合系统,存在着状态饱和受限、参数摄动和外部扰动等多种不确定因素,直接影响着电机系统特性。为了满足更多工程应用的需求,需要获得更好控制性能的永磁同步电机系统。随着自动控制系统的发展,仅针对单个电机的控制策略研究在某些特定场景下已不适应新技术迅速发展的要求,
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永磁同步电机以高效率、高可靠性、轻量化等特性而闻名,目前被广泛地应用在工农业生产、交通车辆、航天军工等领域。永磁同步电机是一个典型的多变量非线性耦合系统,存在着状态饱和受限、参数摄动和外部扰动等多种不确定因素,直接影响着电机系统特性。为了满足更多工程应用的需求,需要获得更好控制性能的永磁同步电机系统。随着自动控制系统的发展,仅针对单个电机的控制策略研究在某些特定场景下已不适应新技术迅速发展的要求,需要同时控制多个电机。因此,研究多电机系统的同步控制问题有着重要的意义。本文以永磁同步电机系统作为被控对象,改进Super-Twisting算法,研究其预设时间控制策略。基于永磁同步电机矢量控制原理设计了预设时间控制器,实现了电机系统的电流解耦控制和多电机系统的转速同步控制。主要的研究成果如下:1、提出了新型预设时间Super-Twisting算法。在传统有限时间收敛的Super-Twisting算法基础上,引入时变增益函数,设计出一种新颖的预设时间Super-Twisting算法。与有限时间收敛结果相比,系统的收敛时间可以不受状态初始值及其它设计参数的影响。利用Lyapunov函数法,证明了不加扰动项/加扰动项两种情况下系统的预设时间稳定性。最后通过Matlab仿真实验,验证了所提算法的有效性。2、提出了基于新型Super-Twisting算法的永磁同步电机预设时间矢量控制策略。将电机模型分为两个回路:电流回路和转速回路,利用内外环控制思想,分别为电流环和转速环设计永磁同步电机预设时间控制器,实现了电流的解耦合。在转速环预设时间控制协议作用下,电流环误差和转速环误差可以在预设时间内收敛到零。最后搭建了基于矢量控制策略的内外环Simulink仿真模块,验证了控制策略的有效性。3、提出了基于新型Super-Twisting算法的多电机预设时间同步控制策略。针对多电机系统的同步控制问题,设计了基于Super-Twisting算法的多电机同步控制器,实现多台电机转速的预设时间同步。最后通过模拟多电机系统的转速实验来验证所提同步控制策略的有效性。
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