Angesichts der Probleme der endlichen Zeitkonvergenz bei herkömmlicher Schiebereglersteuerung und der durch hohe Verstärkung verursachten Schwingungen wurde ein zusammengesetzter Algorithmus aus nicht-singulärer schneller terminaler Schiebereglersteuerung (NFTSMC) und generalisiertem proportional-integralem Beobachter (GPIO) entwickelt. Es wurde eine neue zusammengesetzte Steuerungsstrategie vorgeschlagen, um die Steuerungsleistung von permanenterregten Synchronmaschinen zu verbessern. Der Algorithmus erreicht endliche Zeitkonvergenz durch die Konstruktion einer Schiebefläche mit nichtlinearen Termen, verwendet GPIO zur Echtzeitbeobachtung zeitvariabler Störungen und führt eine Vorwärtskompensation im Geschwindigkeitsregelkreis durch, wobei die Schaltverstärkung zur Unterdrückung von Schwingungen begrenzt wird. Simulationen und Experimente zeigen, dass bei der Sprungverfolgung von 100 U/min die Einstellzeit auf 1,08 s verkürzt wird (eine Verbesserung um 32 % gegenüber der PI-Regelung), der stationäre Fehler auf 2,56 U/min reduziert wird und die Überschwingweite um 7,51 % verringert ist. Beim plötzlichen An- oder Abkoppeln einer Last von 2,5 N·m unterdrückt der generalisierte proportionale-integrale Beobachter dank genauer Laststörungsschätzung effektiv die Schwingungen; die maximalen Geschwindigkeitsfluktuationen betragen nur 105,81 U/min (Lastanschluss) und 93,72 U/min (Lastabwurf), was 7,51 % weniger als bei der PI-Regelung ist, und die Rückkehr zur Nenndrehzahl erfolgt schneller. Die schnelle Fourier-Analyse der Geschwindigkeitsfluktuationen zeigt, dass die harmonischen Komponenten der Drehzahl nach Hinzufügen des Beobachters um 65 %, 29 %, 60 % bzw. 47 % bei der 1., 2., 6. und 12. Ordnung abgeschwächt werden. Im Versuchsaufbau zur sinusförmigen Positionsnachführung reduziert der GPIO-Beobachter den maximalen Umschaltfehler im Vergleich zum Nichtvorhandensein eines Beobachters um 47 %, der RMS-Wert des Nachführfehlers sinkt von 0,25 auf 0,13 und die Positionsnachführgenauigkeit verbessert sich um 48 %. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass die zusammengesetzte Steuerungsmethode bessere Schwingungsdämpfung, schnelle dynamische Reaktion und Störfestigkeit bietet.

Permanenterregte Synchronmaschine; Nichtlineare Regelung; Schieberegelung; Störfestigkeit