Algoritmo rápido terminal não singular eficiente baseado em GPIO para motor síncrono de ímã permanente

ZHOU Xiaomeng ,  

LI Hongwen ,  

SHAO Meng ,  

DENG Yongting ,  

WANG He ,  

摘要

Diante dos problemas de convergência em tempo finito no controle deslizante tradicional e das oscilações causadas por alto ganho, foi projetado um algoritmo composto combinando controle deslizante terminal rápido não singular (NFTSMC) e observador proporcional-integral generalizado (GPIO), propondo uma nova estratégia de controle composta para melhorar o desempenho do controle do motor síncrono de ímã permanente. O algoritmo alcança convergência em tempo finito através da construção de uma superfície deslizante contendo termos não lineares, utiliza GPIO para observar distúrbios temporais em tempo real e compensar antecipadamente o laço de velocidade, limitando o ganho de comutação para suprimir as oscilações. Simulações e experimentos mostram que, no acompanhamento em degrau de 100 r/min, o tempo de ajuste foi reduzido para 1,08 s (melhoria de 32% em relação ao controle PI), o erro em regime estacionário diminuiu para 2,56 r/min e o sobrepico reduziu em 7,51%. Ao aplicar ou remover uma carga repentina de 2,5 N·m, devido à capacidade do observador proporcional-integral generalizado em estimar com precisão a perturbação da carga, não apenas as oscilações foram eficazmente suprimidas, mas as flutuações máximas de velocidade foram de apenas 105,81 r/min (carga) e 93,72 r/min (descarga), 7,51% menores que o controle PI, e o tempo para retornar à velocidade nominal também foi menor. A análise rápida de Fourier das flutuações de velocidade mostra que os componentes harmônicos da velocidade após a adição do observador foram atenuados em 65%, 29%, 60% e 47% nas ordens 1, 2, 6 e 12 respectivamente. No experimento de rastreamento senoidal na malha de posição, o observador GPIO reduziu o erro máximo de comutação em 47% em comparação com a ausência do observador, o valor RMS do erro de rastreamento diminuiu de 0,25 para 0,13 e a precisão do rastreamento da posição melhorou em 48%. Os resultados experimentais mostram que o método de controle composto possui melhor supressão de oscilações, resposta dinâmica rápida e capacidade de rejeição a interferências.

关键词

Motor síncrono de ímã permanente; Controle não linear; Controle por modo deslizante; Capacidade de rejeição a interferências

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