采用扩展滑模观测器的数控机床永磁同步电机鲁棒控制方法

摘要

为了实现对数控机床永磁同步电机转速的高精度控制,考虑负载转矩扰动、电路和磁路扰动等因素,采用扩展滑模观测器设计了鲁棒控制方法。首先建立了带有复合干扰的永磁同步电机模型,然后将复合干扰作为扩展状态,设计了扩展滑模观测器,实现了对转速、转动加速度和复合干扰的精确估计,并进行了收敛性和稳定性分析,最后提出了一种新型滑模趋近律来克服抖振现象,实现了复合干扰下永磁同步电机的鲁棒控制。仿真结果表明:提出鲁棒控制方法的转速和加速度的最大跟踪误差分别仅为0.1 r/s和0.05 r/s_(2),设计扩展滑模观测器的转速和加速度的最大估计误差分别仅为0.08 r/s和0.04 r/s_(2),复合干扰估计误差仅为0.03 r/s_(2)。在测试实验中,提出方法对电机转速的最大跟踪误差仅为0.3 r/min,与其他方法相比具有更优的实用性,表现出了更快的响应速度和更高的控制精度。