【摘 要】
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随着稀土永磁材料、微处理器技术和自动控制理论的不断发展,永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor,PMSM）在各领域得到了广泛应用。然而PMSM控制系统常工作在复杂的环境下,传统的PI控制极易受到扰动干扰,严重影响系统的控制精度。同时,采用机械式传感器获取转子位置信息,不仅会增加制造成本,还在一定程度上限制了系统的使用场合。因此,本文基于滑模控制理论对PM
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随着稀土永磁材料、微处理器技术和自动控制理论的不断发展,永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor,PMSM）在各领域得到了广泛应用。然而PMSM控制系统常工作在复杂的环境下,传统的PI控制极易受到扰动干扰,严重影响系统的控制精度。同时,采用机械式传感器获取转子位置信息,不仅会增加制造成本,还在一定程度上限制了系统的使用场合。因此,本文基于滑模控制理论对PMSM控制器及位置观测器展开研究,同时给予扰动补偿,以实现PMSM在复杂工况下的控制要求。具体研究内容和取得的主要成果如下:（1）分析研究现状与数学建模。详细阐述了现有的PMSM控制策略、转速环控制技术及无位置传感器控制技术,并将矢量控制作为本文研究的控制策略;在此基础上,建立了不同坐标系下的PMSM数学模型,同时着重介绍了矢量控制原理和SVPWM的实现过程。（2）提出新型滑模趋近律及切换函数。分析了滑模控制中抖振产生的原因及影响,为抑制抖振现象,对传统的滑模结构进行了改进;提出了一种新型趋近律,使滑模系统在远离滑模面时有较快的趋近速率,同时又能保证系统到达滑模面的平稳性,通过仿真验证了所提趋近律的有效性;为了避免因切换函数在零点不连续造成的抖振现象,提出了一种新型的连续切换函数。（3）建立PMSM双滑模无位置传感器控制系统。在提出的新型趋近律及切换函数基础上,引入积分滑模面,分别推导了滑模控制器和滑模观测器数学模型;为了消除反电动势估计值中的高频噪声和纹波分量,在滑模观测器中引入反电动势观测器对反电动势估计值进行滤波处理;针对利用反正切函数法提取转子位置信息时会放大抖振误差的情况,设计了归一化锁相环提取转子位置信息,能有效提高转子位置的估算精度。通过仿真验证了所提控制方法的有效性。（4）将自抗扰控制引入滑模控制系统实现扰动补偿。根据自抗扰控制能够观测系统内外扰动的特性,提出了一种基于自抗扰的滑模控制方法;利用扩张状态观测器对滑模控制系统中的扰动量进行观测,并将观测值补偿到系统,以消除扰动误差造成的影响。仿真结果表明,基于自抗扰的滑模控制能有效提高系统的控制精度。（5）控制算法实验验证。以TMS320F28335为主控芯片搭建了PMSM实验平台,并设计了所提算法对应的控制程序进行实验。通过对实验结果的分析,验证了所提算法的可行性。
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