基于滑模自抗扰的PMLSM电流偏差解耦控制

赵希梅; 吴岑

doi:10.37188/OPE.20223004.0431

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基于滑模自抗扰的PMLSM电流偏差解耦控制

微纳技术与精密机械 | 更新时间：2022-02-26

- 基于滑模自抗扰的PMLSM电流偏差解耦控制
- Current deviation decoupling control based on sliding mode active disturbance rejection for PMLSM
- 光学精密工程 2022年30卷第4期页码：431-441
- 作者机构：
  
  沈阳工业大学电气工程学院，辽宁沈阳 110870
- 作者简介：
  
  [ "赵希梅（1979-），女，吉林德惠人，教授，博士生导师，2006年、2008年于沈阳工业大学分别获得硕士、博士学位，现为沈阳工业大学电气工程学院自动化系主任，主要从事直线伺服、数控、鲁棒控制等研究。E-mail： zhaoxm_sut@163.com" ]
  [ "吴　岑（1997-），女，重庆人，硕士研究生，2019年于沈阳工业大学获得学士学位，主要从事电机控制、智能控制等研究。E-mail： wc13201320@163.com" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(51175349);辽宁省自然科学基金计划重点项目(20170540677)
- DOI：10.37188/OPE.20223004.0431
  中图分类号： TM351
- 收稿日期：2021-07-09，
  
  修回日期：2021-09-05，
  
  纸质出版日期：2022-02-25
- 稿件说明：
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赵希梅,吴岑.基于滑模自抗扰的PMLSM电流偏差解耦控制[J].光学精密工程,2022,30(04):431-441.

ZHAO Ximei,WU Cen.Current deviation decoupling control based on sliding mode active disturbance rejection for PMLSM[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(04):431-441.
赵希梅,吴岑.基于滑模自抗扰的PMLSM电流偏差解耦控制[J].光学精密工程,2022,30(04):431-441. DOI： 10.37188/OPE.20223004.0431.

ZHAO Ximei,WU Cen.Current deviation decoupling control based on sliding mode active disturbance rejection for PMLSM[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(04):431-441. DOI： 10.37188/OPE.20223004.0431.

摘要

针对永磁直线同步电动机（PMLSM）存在电流耦合以及在运行过程中易受参数变化的影响使系统鲁棒性降低，本文设计了一种基于滑模自抗扰的电流偏差解耦控制（SADRC-CDDC）方法。从参考电流与实际电流作差处引入两轴交叉耦合支路，建立含耦合项的电流控制方程，计算出耦合量并对系统进行补偿，设计电流偏差解耦控制器（CDDC），用于削弱

、

轴电流耦合量的影响。但是当电感参数发生变化时，并不能实现解耦，为此利用滑模自抗扰控制器（SADRC）解决参数变化对系统造成的扰动，并对系统进行补偿，进而实现近似完全解耦。从理论上分析证明该控制器的渐近稳定性，提高了系统的鲁棒性。通过系统实验，验证所设计的SADRC-CDDC方案的有效性，与CDDC相比，SADRC-CDDC在受到电流耦合、参数变化时，

轴电流最大振荡幅度减小了34.88%~54.76%，

轴电流最大振荡幅度减小了47.83%~71.43%，具有更强的鲁棒性。

Abstract

Current deviation decoupling control based on sliding mode active disturbance rejection （SADRC-CDDC） was designed for permanent magnet linear synchronous motors （PMLSMs）， which were affected by current decoupling and parameter variation. The d-q axis cross-coupled branch was introduced at the difference point between the reference and actual currents. The current deviation decoupling controller （CDDC） was then designed by establishing the current control dynamics with the coupling term and calculating the coupling term for system compensation， which weakened the influence of the d-q axis current coupling. However， the decoupling value cannot be eliminated when the value of inductance varies. Therefore， the sliding mode active disturbance rejection controller （SADRC） was used to solve the disturbance caused by the parameter variation and to compensate for the system； thus， the system can realize approximately complete decoupling. From the theoretical analysis， the controller satisfied asymptotic stability， and the robustness of the system was verified. The effectiveness of the designed SADRC-CDDC scheme was proved by the system experiment result. Compared with CDDC， SADRC-CDDC can achieve a more robust performance as the maximum oscillation amplitude of the d-axis current is reduced by 34.88%-54.76%， and the maximum oscillation amplitude of the q-axis current is reduced by 47.83%-71.43% when the system is affected by current coupling and parameter variation.

关键词

Keywords

references

付东学，赵希梅 . 永磁直线同步电机自适应非奇异快速终端滑模控制［J］. 电工技术学报， 2020 ， 35 （ 4 ）： 717 - 723 .

FU D X ， ZHAO X M . Adaptive nonsingular fast terminal sliding mode control for permanent magnet linear synchronous motor ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2020 ， 35 （ 4 ）： 717 - 723 . （in Chinese）

赵吉文，宫凯歌，赵静，等 . 基于非周期正弦条纹的直线电机动子位置测量［J］. 光学精密工程， 2019 ， 27 （ 4 ）： 889 - 900 . doi: 10.3788/OPE.20192704.0889 http://dx.doi.org/10.3788/OPE.20192704.0889

ZHAO J W ， GONG K G ， ZHAO J ， et al . Position measurement for linear motor mover based on aperiodic sinusoidal stripe image ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2019 ， 27 （ 4 ）： 889 - 900 . （in Chinese） . doi: 10.3788/OPE.20192704.0889 http://dx.doi.org/10.3788/OPE.20192704.0889

黎明，赵吉文，胡月鹏，等 . 基于降阶双环自抗扰的永磁同步直线电机电流谐波抑制［J］. 光学精密工程， 2020 ， 28 （ 5 ）： 1055 - 1065 . doi: 10.1049/iet-epa.2020.0077 http://dx.doi.org/10.1049/iet-epa.2020.0077

LI M ， ZHAO J W ， HU Y P ， et al . Current harmonic suppression of permanent magnet synchronous linear motor based on reduced-order double closed-loop ADRC ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2020 ， 28 （ 5 ）： 1055 - 1065 . （in Chinese） . doi: 10.1049/iet-epa.2020.0077 http://dx.doi.org/10.1049/iet-epa.2020.0077

王荣坤，于作超，王杰 . X-Y直线电机精密运动平台的轮廓误差主动补偿［J］. 光学精密工程， 2019 ， 27 （ 7 ）： 1536 - 1543 . doi: 10.3788/ope.20192707.1536 http://dx.doi.org/10.3788/ope.20192707.1536

WANG R K ， YU Z C ， WANG J . Active compensation of contour error of X-Y linear motor precision motion platform ［J］. Opt. Precision Eng. ， 2019 ， 27 （ 7 ）： 1536 - 1543 . （in Chinese） . doi: 10.3788/ope.20192707.1536 http://dx.doi.org/10.3788/ope.20192707.1536

CHEN S Y ， LIU T S . Intelligent tracking control of a PMLSM using self-evolving probabilistic fuzzy neural network ［J］. IET Electric Power Applications ， 2017 ， 11 （ 6 ）： 1043 - 1054 . doi: 10.1049/iet-epa.2016.0819 http://dx.doi.org/10.1049/iet-epa.2016.0819

WANG S ， FU J Y ， YANG Y ， et al . An improved predictive functional control with minimum-order observer for speed control of permanent magnet synchronous motor ［J］. Journal of Electrical Engineering and Technology ， 2017 ， 12 （ 1 ）： 272 - 283 . doi: 10.5370/jeet.2017.12.1.272 http://dx.doi.org/10.5370/jeet.2017.12.1.272

JIANG Y ， ZHU Y ， YANG K M ， et al . A data-driven iterative decoupling feedforward control strategy with application to an ultraprecision motion stage ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2015 ， 62 （ 1 ）： 620 - 627 . doi: 10.1109/tie.2014.2327559 http://dx.doi.org/10.1109/tie.2014.2327559

司梦 . 永磁同步电机电流环偏差解耦控制策略研究［D］. 西安：西安理工大学， 2019 .

SI M . Research on current loop deviation decoupling control strategy of fermanent magnet synchronous motor ［D］. Xi'an ： Xi'an University of Technology ， 2019 . （in Chinese）

吴为，丁信忠，严彩忠 . 基于复矢量的电流环解耦控制方法研究［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 14 ）： 4184 - 4191， 4298 . doi: 10.13334/j.0258-8013.pcsee.161964 http://dx.doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.161964

WU W ， DING X Z ， YAN C Z . Research on control method of current loop decoupling based on complex vector ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 14 ）： 4184 - 4191， 4298 . （in Chinese） . doi: 10.13334/j.0258-8013.pcsee.161964 http://dx.doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.161964

刘宇博，王旭东，周凯 . 基于滑模观测器的永磁同步电机电流偏差解耦控制［J］. 电工技术学报， 2020 ， 35 （ 8 ）： 1642 - 1652 . doi: 10.23919/ccc52363.2021.9550313 http://dx.doi.org/10.23919/ccc52363.2021.9550313

LIU Y B ， WANG X D ， ZHOU K . Current deviation decoupling control with a sliding mode observer for permanent magnet synchronous motor ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2020 ， 35 （ 8 ）： 1642 - 1652 . （in Chinese） . doi: 10.23919/ccc52363.2021.9550313 http://dx.doi.org/10.23919/ccc52363.2021.9550313

QU L Z ， QIAO W ， QU L Y . Active-disturbance-rejection-based sliding-mode current control for permanent-magnet synchronous motors ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2021 ， 36 （ 1 ）： 751 - 760 . doi: 10.1109/tpel.2020.3003666 http://dx.doi.org/10.1109/tpel.2020.3003666

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