基于扩张状态观测器的改进型积分滑模结构设计

袁 帅,陈家新,周 宇

(东华大学 微特电机研究室，上海 201620)

0 引 言

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)是一个非线性强耦合系统。因为其功率密度高，结构简单，效率高且运行平稳等诸多优点，被广泛应用于高精度伺服控制领域。但是目前广泛采用的比例—积分(proportional-integral,PI)控制器，在其本质意义上有一定局限性。PI控制器反馈的误差的过去值与现在值的线性组合不一定是误差值最合适的组合形式。且PI控制器参数受外部干扰较大。因此，许多非线性控制方法是高精度领域的最佳选择。例如滑模控制、鲁棒控制、人工智能控制算法等[1,2]。

为了提高速度环控制性能，许多学者提出了改进控制系统的方法。文献[3]提出了积分滑模结构，选取对速度误差的积分和速度误差本身的线性组合作为滑膜面，提高了系统的鲁棒性和稳定性，但却减慢了系统的响应时间。文献[4]提出了重复滑膜控制方法，将上一周期同时刻误差在本周期同时刻引入，从而达到消除误差的目的，方法虽然有很好的抗负载性能和稳定性，但是在工程实现上却很难达到同等的精度。文献[5]将滑模控制与干扰观测器相结合，对系统的外部干扰进行观测，将观测到的值前馈输入到系统中抵消误差，提升了控制系统的跟踪性能和抗干扰能力。

受以上文献启发，本文提出一种基于非线性扩张状态观测器和误差反馈机制理念相结合的PMSM速度控制方法。将系统模型的外部干扰扩展为新的状态变量，而不依据物理系统本身的模型。……