摘要：为解决传统PI调节器存在的抗干扰能力弱，鲁棒性差等问题，采用滑模变结构控制方法设计了永磁同步电动机双闭环调速系统中的转速控制器和电流控制器，并对滑模面的形式和其中所涉及参数的取值进行了讨论。最后，通过三组仿真实验，列分别包括PI控制器和滑模变结构控制器的调速系统的眭能进行了对比，仿真结果表明，基于滑模变结构理论设计的调速系统具自良好的动静态特性和抗干扰的能力关键词：永磁同步电机；滑模变结构控制；转速控制器；电流控制器
0 引 言
永磁同步电机是一个多变量、强耦合、非线性、变参数的复杂对象，同时高性能的伺服控制系统要求具备响应快、无超调、抗十扰及调速精度高等特性。若采用常规的HD控制，系统的鲁棒性不够理想，难以得到满意的调速性能。滑模变结构控制是设计非线性不确定性系统控制器的一种有效的综合方法，因此在永磁同步电机调速系统中得到广泛的应用。
速度调节器和电流调节器是伺服系统的重要的组成部分，其中所采用的控制策略对整个系统性能有着重要影响。本文应用滑模变结构控制方法进行了调节器的设计，并在实验部分对基于滑模变结构理论和传统PI控制理论的凋速系统进行了对比，仿真结果表明根据滑模变结构理论设汁的调速系统具有更好的动态、静态特性和鲁棒性。
l.2滑模转速调节器的设计
(1)滑模面的设计主要考虑两个原因：
对于速度控制，一般需要电机速度信号和加速度信号。加速度通常采用观测器或微分的方法来获取，易引入放大的噪声信号，使速度控制性能变差，所以在滑模面巾避开加速度项一速度调节器给定的转速一般为常值、阶跃或慢时变信号，且输入量也均是常值或慢时变信号，所以在滑模面中加入积分项可提高速度调节精度，且小会对系统的动态性能造成大的影响。
(2)速度控制器的输出量指数趋近律s=一ks一δsign(s)不但能保证状态轨迹到达滑动面，还可以通过选择δ和k束保证到达运动的响应品质，同时按指数趋近律进行的设计自然满足到达条件ss<0，所以选择指数趋近律设计滑模控制器。
1．3调节器参数设计
在滑模而中共有积分时间常数c，趋近律的常数s和k三个参数，参数取值是否恰当对系统性能有影响。
(1)滑模面积分时间常数的选择
滑模面中积分环节的作用是消除转速的稳态误差，提高控制精度。但在肩动或凋节器的给定转速大幅度变化时，短时间内系统输出有很大的偏差，如积分时间常数选择不合适，则会产生大的超调量，同时对转速调节的精度也有影响。
这里参考PID控制中的积分分离思想设汁滑模面的积分时间常数，即当转速与设定值偏差较人时，令积分时间常数为O，取消积分作用；当转速与设定值之差小于设定闽值时，引入积分控制，根据转速差的****值和没定的阈值决定积分时间常数的取值。
(2)趋近律常数ε和k的选择
一般来说，k决定了收敛到滑动面的速度，当s的****值较大时，大的k值可加快转速值的收敛速度；s决定了抖振的幅值。所以理论上讲k的取值应大些，s的取值要小些。
水磁同步电机速度调节器的抖振主要体现在输出量i的变化上它的火小影响着转速的波动量，从计算公式可看出ε作用到i上的量为Jε/p2ψf，远远小于i，所以ε取值范围较大，一般小于10即可。
在一定范同内，k的取值越大，i变化的速度越快，表现为转速变化的响应速度快，在实际应用中，可根据电机的额定电流和****允许电流利用i的计算公式进行k的简略计算。
主要考虑两个原因：
对于电流控制，一般需要电流差值变化的一阶和二阶导数项。电流差值变化加速度易引入放大的噪声信号，使速度控制性能变差，所以在滑模面中未采用加速度项。
电流凋节器的输入量中id，iq，iq*，ωr都是以一个固定值或慢变值为巾心的高频率振动的变化量(这主要是由滑模控制的原理和仿真步长引起的)，所以在调节器的设计上不存在快速跟随输入量变化的要求，积分环节的引入不但能提高调节精度，还能使滑模面在一定程度上起到低通滤波器的作用，减弱输入量的高频振动对输出量精度的影响。
(2)计算电流控制器的输出量
由于指数趋近律中的参数ε和k能够控制抖振和调节趋近滑模而速度，仍选用指数趋近律设计滑模电流调节器。
3仿真实验及分析
分别用滑模变结构的方法和传统PID的方法设计了转速电流双闭环矢量控制系统中的速度调节器和电流调节器，为对比调速速系统的动态和稳态性能以及鲁棒性，共设计三组实验。仿真图巾实线和虚线分别代表基于州C和PID理论设汁的调速系统的响应曲线。
4结论
本文为解决P1调节器存在的问题，依据滑模变结构理论设计了永磁同步电机调速系统中的转速调节器和电流调节器，讨论了滑模面的选择依据，以及其中主要参数的作用与取值。最后针对电机常见工况设计了一个对比仿真实验，实验结果表明以滑模变结构理论设计的调速系统比PI调速系统具有更好的动态和静态性能，以及更强的抗干扰能力和鲁棒性，达到了预期的设计要求。
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