1.一种滑模和等价输入干扰方法的永磁同步电机抑制方法,其特征在于,具有包括如下步骤:S1、对永磁同步电机进行数学建模,得到具有扰动的控制系统状态方程;
S2、根据控制系统状态方程设计滑模控制器抑制扰动;
S3、根据控制系统状态方程以及设计的滑模控制器,设计等价输入干扰控制器进一步抑制扰动,同时减小滑模控制器产生的抖振,得到滑模和等价输入干扰结合的转矩扰动抑制器。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机抑制方法,其特征在于:步骤S1中,对永磁同步电机进行数学建模,得到具有扰动的控制系统状态方程如公式(1)所示:其中,J表示转动惯量,b表示粘滞摩擦系数,ω表示转子角速度,t表示时间变量,np表示电机对数,ψf表示转子磁链,iq表示永磁同步电机d-q旋转坐标下的电流分量;Tr表示负载转矩扰动。
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机抑制方法,其特征在于:步骤S2中,根据具有扰动的控制系统状态方程设计滑模控制器,步骤如下:S21、令系统状态x1=ω*-ω,控制输入uf=iq,其中ω*为ω的目标输入,由扰动的控制系统状态方程可得滑模控制器设计的状态方程,如公式(2)所示:其中,ω*为ω的目标输入, 为x1的一阶微分;
S22、由滑模控制器设计的状态方程可得最终滑模控制器表达式如公式(3)所示:其中,σ、c、ε、q为滑模控制器的增益参数,ω*为ω的目标输入,状态变量x1=ω*-ω,s表示滑模面, 表示饱和函数。
4.根据权利要求3所述的永磁同步电机抑制方法,其特征在于:步骤S3中,设计等价输入干扰控制器,并将等价输入干扰控制器对观测到的等价输入干扰值作为滑模控制器部分输入,得到滑模和等价输入干扰结合的转矩扰动抑制器,具体步骤如下:S31、一个典型具有扰动的系统状态方程如公式(4)所示:
其中,x(t)是系统状态,u(t)是控制输入,y(t)是系统输出,A、B和C是常数矩阵,Bd是增益矩阵。对于这样的系统,由于在控制输入存在着一个控制输入信号de(t),其对输出的影响与d(t)完全相同,称de(t)为干扰输入系统d(t)的等价输入干扰(EID),等价输入干扰的系统模型如公式(5)所示:其中,de(t)为干扰输入系统d(t)的等价输入干扰;
S32、等价输入干扰控制器包含状态观测器与等价输入干扰估计器两部分,干扰由状态观测器进行观测,再通过低通滤波器F(s)得到等价输入干扰,状态观测器状态表达式如公式(6)所示:其中, 是状态观测器观测的系统状态, 状态观测器观测的系统状态的一阶微分,y(t)是系统输出, 状态观测器观测的系统输出,L表示状态观测器增益;
S33、通过设计低通滤波器F(s)和状态观测器增益L得到系统负载转矩造成扰动在输入端的等效值 其中,de(t)为输入信号的一部分,即输入系统的等价输入干扰,de(t)为公式推导理论值; 为实际扰动估计值,由于干扰一般都是低频的,因此需要经过低通滤波器去除高频部分,这部分多为计算过程中引入的误差, 将作为滑模控制器的bω*-Tr部分作用到滑模控制器上,再对滑模控制器的增益c、q、σ和ε进行设计,得到滑模和等价输入干扰结合的转矩扰动抑制器。
5.根据权利要求4所述的永磁同步电机抑制方法,其特征在于:滑模控制器的增益参数c的取值范围为c>0、参数q的取值范围为0<q<20、σ的取值范围为5<σ<15和ε的取值范围为0<ε<20,并且,σ×ε≤200。