一种伺服位置跟踪系统的无模型自适应滑模控制方法

本发明涉及精确控制永磁同步电机伺服位置跟踪系统领域，尤其涉及一种针对具有参数摄动、未建模部分及外部扰动永磁同步电机伺服位置跟踪系统的无模型自适应滑模控制方法。

背景技术：

1、目前，永磁同步电机伺服系统被广泛应用于航空、航天、军事、机器人控制等多个领域，但在对其进行控制过程中，永磁同步电机伺服系统存在参数摄动、未建模部分及外部扰动等特性，会导致永磁同步电机伺服位置系统响应速度较慢、抖振加剧、超调严重、难以按照期望的位置运行。尤其是在航空航天及军事等对精度、响应速度及稳定性要求很高的领域，一旦出现问题会造成严重后果。目前pid控制算法常用于工业控制中，但因永磁同步电机是一个多变量、多参数、强耦合的非线性系统，并且电机在运行时会因环境因素导致电机模型参数发生变化，其机构在运行时的摩擦也会造成很大的扰动，pid在面对该类非线性系统时，难以实现对其高精度高性能控制。近年来，滑模控制算法因其原理简单、且对模型参数变化不敏感，并对模型未建模部分具有较好地鲁棒性，被广泛应用于非线性控制系统中。然而，传统的滑模控制算法容易产生抖振，这是因为当系统状态到达滑模面时，会在滑模面来回切换，因此，研究如何抑制滑模抖振并能在永磁同步电机伺服位置系统控制中得到有效的应用具有十分重要的意义。而无模型理论因其不依赖于系统数学模型的优点目前被广泛发展，其正好可以较好解决永磁同步电机因存在未建模部分、参数摄动及外部扰动等导致电机模型具有一定局限性的问题。因此考虑引入无模型理论，并与滑模控制算法相结合对永磁同步电机伺服位置系统进行高效精确地控制。目前，基于滑模控制算法对永磁同步电机进行控制的研究已有相关文献，例如:文献[pmsm non-singular fast terminalsliding mode control with disturbance compensation[j].information sciences,2023,642:119040.]研究了一种非奇异快速终端滑模控制算法，并设计了一种非奇异快速终端滑模扰动观测器对扰动进行观测，并对非奇异快速终端滑模控制算法进行补偿。文献[sliding-mode anti-disturbance speed control of permanent magnet synchronousmotor based on an advanced reaching law[j].isa transactions,2023,139:436-447.]提出了一种改进的趋近律滑模控制算法，并设计了一种滑模扰动观测器对外部扰动进行观测并对控制器进行补偿。然而，将无模型理论与滑模控制算法相结合对永磁同步电机伺服位置跟踪系统进行控制的研究目前还较少。因此，将无模型理论与滑模控制算法相结合，设计一种新颖的控制策略，从而抑制滑模抖振，并减少永磁同步电机伺服位置系统控制对模型精确度的依赖，是很有必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种伺服位置跟踪系统的无模型自适应滑模控制方法，从而有效抑制滑模控制算法的抖振，并减少永磁同步电机伺服位置系统控制对模型精确度的依赖，以此来实现对永磁同步电机伺服位置系统的高精度高性能控制。

2、为实现上述发明目的，本发明一种伺服位置跟踪系统的无模型自适应滑模控制方法，其特征在于，包括以下步骤:

3、步骤1、具有参数摄动、未建模部分及外部扰动永磁同步电机伺服位置系统模型的建模；

4、步骤2、无模型自适应滑模控制器的设计及稳定性证明；

5、步骤3、无模型滑模扰动观测器的设计及稳定性证明。

6、本发明的目的是这样实现的。

7、本发明一种伺服位置跟踪系统的无模型自适应滑模控制方法，首先考虑参数摄动、未建模部分及外部扰动等因素，并将上述因素视为集总扰动，对永磁同步电机进行建模。然后基于无模型理论对永磁同步电机转速环进行超局部模型建模，基于此，设计无模型自适应滑模控制算法，并对其进行稳定性分析及证明。同时基于无模型理论所建的转速环超局部模型，设计无模型滑模扰动观测器对集总扰动进行观测预估，从而对无模型自适应滑模控制算法进行补偿，并对滑模扰动观测器进行稳定性分析及证明。该方法通过引入无模型理论，并与自适应滑模控制器及滑模扰动观测器相结合，可极大克服电机系统参数摄动、未建模部分及外部扰动等各种不确定性因素，减少对模型精确度的依赖，大大提高伺服位置跟踪系统的鲁棒性和动静态性能。本发明能够有效解决伺服位置跟踪系统在具有参数摄动、未建模部分及外部扰动条件下的高精度稳定跟踪控制问题。

技术特征：

1.一种伺服位置跟踪系统的无模型自适应滑模控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种伺服位置跟踪系统的无模型自适应滑模控制方法，该方法包括具有参数摄动、未建模部分及外部扰动永磁同步电机伺服位置系统模型的建模，无模型自适应滑模控制器的设计及稳定性证明，无模型滑模扰动观测器的设计及稳定性证明。本发明通过引入无模型理论，并与自适应滑模控制器及滑模扰动观测器相结合，可极大克服电机系统参数摄动、未建模部分及外部扰动等各种不确定性因素，大大提高伺服位置跟踪系统的鲁棒性和动静态性能，从而实现对伺服位置的高精度跟踪控制。本发明能够有效解决伺服位置跟踪系统在具有参数摄动、未建模部分及外部扰动条件下的高精度稳定跟踪控制问题。技术研发人员：李晓宇,陈勇,贺叶杰受保护的技术使用者：电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/26