摘要：在永磁同步电动机的控制中，用滑模控制代替了传统的PTD控制，并针对传统滑模控制的抖振问题，设计了一种新的滑模控制器。经过验证，证明r所设计的新的滑模控制器在消除抖振和抗干扰问题上明显优于传统的滑模控制器和PID控制器。其次，针对具有噪声干扰的场合，在控制系统中加入了卡尔曼滤波器，根据实验结果可知，系统控制性能明显改善。

    关键词：永磁同步电动机；滑模变结构；sVPwM；卡尔曼滤波

0引  言

永磁同步电动机具有结构简单、体积小、重量轻、效率和功率因数高、转动惯量小等优点，适用于高性能要求的场合[1]。它将成为交流传动系统的发展趋势。

    滑模控制的本质是滑模运动，它通过结构变换，开关以很高的频率来同切换，使状态的运动点以很小的幅度在相平面上运动，最终运动到稳定点一。

    滑模变结构控制器对系统数学模型的精度要求不高，对系统参数变化、外界环境扰动以及内部摄动等具有完全的自适应性，并且滑模变结构算法简单，易于工程实现，具有很强的鲁棒性，在交流调速系统控制领域展示了良好的应用前景～。卡尔曼滤波器是在最小方差估计理论基础上发展起来的一种算法，卡尔曼滤波器提供了一种对非线性系统的状态进行精确估计的解决方案，它还具有较好的动态性能、高抗干扰性和精确的估计能力[4]。

    本文将滑模控制应用在永磁同步电动机的控制巾，并在传统滑模控制的基础上引入了准滑模和趋近律的概念，而且针对具有噪声干扰的场合，加入了卡尔曼滤波器。结果表明，改进后的永磁同步电动机控制系统的控制性能得到明显的提高。

    1永磁同步电动机的控制

    1.1永磁同步电动机的数学模型

    永磁同步电动机的数学模型是一个时变的、多变量、非线性、强耦合的系统，要分析和求解它的微分方程显然是十分困难的。为了简化分析和降低方程维数，通常将三相静止坐标系的方程通过3s/2r变换至两相旋转坐标系中。

    1.2 SVPwM的原理

    sVPwM(空问电压矢量调制)是利用三相逆变器所形成的8种开关状态去获得参考电压矢量所需

    2 基于sVPwM的卡尔曼滤波的滑模变结构控制

    2.1卡尔曼滤波原理

    卡尔曼滤波器通过一种算法排除可能的随机干扰，是提高系统精度的一种手段。它是用状态方程和递推方法根据上一状态的估计值和当前状态的观测值推出当前状态估计值的滤波方法，因而}尔曼滤波对信号的平稳性和时不变性不作要求：

    卡尔曼滤波的过程包括时间上的预测过程和测量上的更新过程。

    2.2卡尔曼滤波的滑模变结构

    控制器设计滑模变结构控制是一种不连续控制，即拥有一种使系统结构随时间变化的开关特性。而这种控制特性可以迫使系统在一定特性下沿规定的状态轨迹作小幅度、高频率的“滑模”运动。

根据滑模变结构原理，滑模可达性条件仅保证由状态空间任何位置运动点在有限时间内到达切换面的要求，而采用趋近律可有效地改善趋近运行的动态品质。。本文运用指数趋近律为s=一ssgn(s)一ks(s>O，K>0)，其中s表示系统的运动点趋近切换面s=0的速率，而指数趋近律巾的指数项解为s=s(0)e-k，从中可知，在趋近过程中，趋近速度逐渐地减小到零，缩短了趋近时间而日．到达切换面的速度很小，减少了抖动。

    3结语

    本文使用滑模控制代替了传统的PID控制，并在传统滑模控制的基础上，使用饱和函数代替了符号函数，结合趋近律的方法，设计了一种新的滑模控制器，并利用李雅普诺夫稳定方程证明了系统的稳定性。经过实验，证明了改进后的滑模控制器在消除抖振方面明显优于传统的滑模控制器和PID控制器。在整个永磁同步电动机的控制中，本文运用svPwM调制方法代替sPwM调制方法，从电流曲线可以看出，后者波形基本呈标准正弦波形，明显优于前者，更有利于电机性能的发挥。针对具有噪声干扰的场合，本文引入了卡尔曼滤波，经过实验，证明加入卡尔曼滤波的控制性能，明显得到改善。