直流電機非平衡負載的滑模控制方法
2023-12-01 10:30:26
專利名稱：直流電機非平衡負載的滑模控制方法
技術領域：
本發明涉及一種直流電機非平衡負載的滑模控制方法，屬於電機控制技術領域。
背景技術：
在某些應用場合，電動機在轉動的過程中，由於負載產生的阻力矩是變化著的，從而不能得到精確的電機模型。採用常規的PID控制算法，要實現高精度、無超調、低速平穩的伺服控制比較困難，對解決非平衡負載問題效果不理想。現有的模糊控制方法的階躍響應結果平滑性差，並且超調量大。
發明內容
本發明的目的是為了解決直流電機的模糊控制方法存在的響應結果平滑性差，並且超調量大的問題，提供一種直流電機非平衡負載的滑模控制方法。本發明所述直流電機非平衡負載的滑模控制方法，所述控制方法基於現有直流電機非平衡負載模型實現，所述控制方法為採用滑模控制器採集所述直流電機位置指令信號R(S)和直流電機非平衡負載模型輸出的直流電機轉子角度Ω (s)，並在滑模控制器內部進行計算，獲得控制器輸出電機電壓U(S)，該控制器輸出電機電壓U(S)經放大係數為Kpwm的PWM功率放大器放大後，得到直流電機的實際電壓Ua(S)，該直流電機的實際電壓Ua(S)輸入給所述直流電機非平衡負載模型，實現對直流電機非平衡負載的滑模控制。所述現有直流電機非平衡負載模型為將輸入的直流電機的實際電壓Ua(S)減去直流電機的等效總阻轉矩7，再減去直流電機感應電動勢Ea(S)後，輸入給電機模型
L s + R，電機模型￡ s + R運算後輸出直流電機電流Ia(S)，該直流電機電流Ia(S)再與電
機轉矩靈敏度Kt進行乘法運算後，輸出電磁力矩Tm (s)，根據電磁力矩Tm (S)與電機轉動慣
量I的關係進行運算後，獲得直流電機轉子角度Ω (s)，Ra為直流電機電樞的電阻，La為直 Js
流電機電樞的電感，S為復頻率，J為直流電機軸上總的轉動慣量；所述直流電機感應電動勢Ea(S)由直流電機轉子角度Ω (s)與反電機係數Ke相乘後獲得。所述直流電機的等效總阻轉矩f為J1=T^^^TJ^，
1CKtKt其中Τ。為總阻轉矩，Tc = TfT1，T0是直流電機自身的阻轉矩，T1是直流電機的負載阻轉矩。所述滑模控制器輸出的控制器輸出電機電壓U(S)為將直流電機實際電壓u進行拉氏變換，獲得控制器輸出電機電壓U(S)，直流電機實際電壓u為
權利要求
1.一種直流電機非平衡負載的滑模控制方法，所述控制方法基於現有直流電機非平衡負載模型實現，其特徵在於所述控制方法為採用滑模控制器採集所述直流電機位置指令信號R(S)和直流電機非平衡負載模型輸出的直流電機轉子角度Ω (s)，並在滑模控制器內部進行計算，獲得控制器輸出電機電壓U (s)，該控制器輸出電機電壓U (s)經放大係數為Kpwm的PWM功率放大器放大後，得到直流電機的實際電壓Ua(S)，該直流電機的實際電壓Ua(S)輸入給所述直流電機非平衡負載模型，實現對直流電機非平衡負載的滑模控制。
2.根據權利要求1所述的直流電機非平衡負載的滑模控制方法，其特徵在於所述現有直流電機非平衡負載模型為將輸入的直流電機的實際電壓Ua(S)減去直流電機的等效總阻轉矩(，再減去直流電機感應電動勢Ea(s)後，輸入給電機模型，電機模型Lsl+R運算後輸出直流電機電流Ia(S)，該直流電機電流Ia(S)再與電機轉矩靈敏度Kt進行乘法運算後，輸出電磁力矩Tm(S)，根據電磁力矩Tail(S)與電機轉動慣量i的關係進行運算後，獲得直流電機轉子角度Ω (S)，Ra為直流電機電樞的電阻，La為直流電機電樞的電感，s為復頻率，J為直流電機軸上總的轉動慣量；所述直流電機感應電動勢Ea(s)由直流電機轉子角度Ω (s)與反電機係數Ke相乘後獲得。
3.根據權利要求2所述的直流電機非平衡負載的滑模控制方法，其特徵在於所述直流電機的等效總阻轉矩廣為:Τ>Τε^^^ ^，
4.根據權利要求1所述的直流電機非平衡負載的滑模控制方法，其特徵在於所述滑模控制器輸出的控制器輸出電機電壓U(S)為將直流電機實際電壓u進行拉氏變換，獲得控制器輸出電機電壓U(S)，直流電機實際電壓u為
5.根據權利要求4所述的直流電機非平衡負載的滑模控制方法，其特徵在於所述直流電機實際電壓u的獲得方法為首先設計切換函數S1 S1 =ce + e，選用指數趨近率& = -εSgnO1 )-ksx,則
全文摘要
直流電機非平衡負載的滑模控制方法，屬於電機控制技術領域。它解決了直流電機的模糊控制方法存在的響應結果平滑性差，並且超調量大的問題。它採用滑模控制器採集所述直流電機位置指令信號R(s)和直流電機非平衡負載模型輸出的直流電機轉子角度Ω(s)，並在滑模控制器內部進行計算，獲得控制器輸出電機電壓U(s)，該控制器輸出電機電壓U(s)經放大係數為Kpwm的PWM功率放大器放大後，得到直流電機的實際電壓Ua(s)，該直流電機的實際電壓Ua(s)輸入給所述直流電機非平衡負載模型，實現對直流電機非平衡負載的滑模控制。本發明適用於直流電機非平衡負載的控制。
文檔編號H02P21/14GK102570963SQ20121006987
公開日2012年7月11日 申請日期2012年3月16日 優先權日2012年3月16日
發明者姜守達, 楊京禮, 林連雷 申請人:哈爾濱工業大學