永磁同步电机非奇异终端滑模控制器的设计

康尔良， 贺建智， 王一琛

(哈尔滨理工大学 黑龙江省高校直驱系统工程技术创新中心，哈尔滨 150080)

0 引 言

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)因具有功率密度高、体积小等诸多优点。在工业驱动控制系统中得到了广泛应用。比例积分控制(PI)作为传统的PMSM的调速方式，以理论简单、易于实现等优势在电机驱动调速场合得到了大量应用，但是永磁同步电机是一个非线性的系统，且电机控制系统的性能容易受到电机参数摄动和外部负载变化的影响。传统的PI线性控制具有局限性，无法适用于高性能控制系统。

在硬件的工艺发展已经到达瓶颈的背景下，多国学者先后提出了多种先进控制理论。如Back-Stepping控制[1]、模型预测控制[2]、智能控制[3]等。滑模控制(sliding mode control,SMC)因其具有结构简单、鲁棒性强、响应速度快、对系统参数变化不敏感等优点开始逐渐在航空航天、无人机、机器人等实际工程中逐渐得到应用[4-6]。

传统滑模的控制通常会采用线性滑模面使系统误差渐进收敛到平衡状态，收敛速度与滑模面的参数选择有关。但是不论参数如何选取，系统误差只会无限的趋近于平衡状态，无法使误差在有限时间内收敛到平衡状态。有前人提出终端滑模控制的思想,利用非线性函数构建滑模面，从而使误差在有限时间内收敛。但是，如果滑模面参数选取不当，会导致系统出现“奇异”现象[7]，严重影响系统的性能。为了避免此问题，又有前人提出非奇异快速终端滑模控制(non-singular fast terminal sliding mode control,NFTSMC)的思想，通过选取合适的非线性滑模面可以实现在不同阶段收敛速度都能达到最佳，保证了收敛速度的全局快速性[8-10]。……