1.双永磁同步电机混沌系统的滑模同步控制方法,包括以下步骤:步骤1,建立如式(1)所示的永磁同步电机系统的混沌模型,初始化系统状态以及相关控制参数;
其中, 和 为状态变量,分别表示直轴和交轴定子电流以及转子角频率;σ和γ为常值参数;和 表示直轴和交轴的定子电压,为外部扭矩,满足
为使运算过程更简便,令 则永磁同步电机主混沌系统如式(2)所示
其中,x1,x2,x3是状态变量,σ和γ是系统参数;
永磁同步电机从混沌系统为被控系统,其表达式如下所示
其中,y1,y2,y3是状态变量,u1,u2和u3是控制信号;
步骤2,在每一采样时刻,计算式(2)和式(3)所示的永磁同步电机主从混沌系统的同步误差、滑模面及其一阶导数;
2.1,定义同步误差为ei=yi-xi,i=1,2,3,则式(3)减去式(2)可以得到以下误差系统
为便于计算,将式(4)可写成矩阵形式:
其中K为增益矩阵常数,
Δg(x),Δg(y),ΔA均为不确定参数;
2.2,定义如下所示滑模面:
其中K为增益矩阵常数;
2.3,分别对式(6)等号两边进行求导,可得滑模面的一阶导数为
步骤3,根据同步误差e、滑模面s及其一阶导数 设计双永磁同步电机混沌系统的同步控制器u(t);
3.1,根据主动滑模控制策略,控制输入u(t)可用下面的表达式表示:u(t)=H(t)-g(y)+g(x) (8)其中H(t)是基于滑模控制规律设计的,虽然它有很多选择,但是为了不失一般性,用下列公式表示:H(t)=Kω(t) (9)其中ω(t)为一个控制输入量,表达式为:
其中s=s(e)是一个产生期望动态的切换面;
3.2,把式(8)中的u(t)代入式(5),产生的动态误差为:
其中M(x,y)表示不确定参数,表示为:M(x,y)=ΔAy+Δg(y)-ΔAx-Δg(x) (12)设未知的非线性部分Δg(x),Δg(y)满足Lipchitz条件,即|M(x,y)|≤N|e|+B|x|,其中N=(||ΔA||+L2),B=(L2+L1),L1,L2为大于0的正常数,为设计鲁棒控制器,则Δg(x),Δg(y)必须满足Lipchitz的条件,这就需要使不确定项B和N是有界的,即||B||≤βI,||N||≤ηI,其中β,η为正常数,I是单位对角矩阵,由于主系统是有界的,因此M(x,y)是线性有界的;
3.3,计算式(6)和式(11)可得:
调整K使K+A所有特征根都有负实数部分,系统就会逐渐接近稳定状态,可以使用常数加上比例的到达率,选择到达率为:
其中sgn(s)表示符号函数,并且常数r>0和常数q>0时,满足滑动条件,发生滑模运动;
3.4,将式(13)和式(14)代入式(6)可得:ω(t)=K-1(-q sgn(s)-rs+Ke-M(x,y)) (15)因此,由式(8),式(9)和式(15),可得控制器u(t)的表达式为:u(t)=-q sgn(s)-rs+Ke-M(x,y)-g(y)+g(x) (16)
3.5,设计李雅普诺夫函数 则可以证明,当s满足下列条件,则 一定为负:
若满足条件式(17),则s是Lyapunov稳定的,这表明s有上界,根据式(17),可知这个界限可通过增加r使之减少,即双永磁同步电机混沌系统的同步误差能够收敛至滑模面s=0。