CN115469543B 一种面向航空混合推进系统的电机滑模转速控制器设计方法 （南京航空航天大学）

一种面向航空混合推进系统的电机滑模转本发明公开了一种面向航空混合推进系统的电机滑模转速控制器设计方法，包括以下步别列出永磁同步电机在自然坐标系、静止坐标发明扩张了滑模干扰观测器对扰动进行估计和2步骤1，对永磁同步推进电机及螺旋桨进行建模，分别列出永磁同步电机在自然坐标三相绕组的磁链包括两部分，一部分为永磁磁链在绕组中产生的感应AABBACCABCCB分别为定子三相3ddtpp0为空速；40；共同作用趋近于|s|＝1，然后再以收敛至零；通过加入幂次项αgu(s(0)(19)l"(20)5令考虑永磁同步电机模型当中存在干扰及不确定性因素的影⃞,=(a+Aa)i,-b+Aba,-(m+Am)z(26)u-;为电流内环q轴参考电流，后续将使用自适应律对参数扰动进行估e-o;-0,(28)i-j:-au-g-d(29)将设计的变指数幂次趋近律与式(31)相结合，并进行相应变换即可得转速环的q轴输6⃞=-AS,>0(33)2利用Logistic混沌映射产生灰狼的初始位置，7结合粒子群的速度矢量对头狼及狼群位置进行更新，8存在转矩脉动问题。而矢量控制则是将系统检测的电流和转矩分开来分别进行处理和控PMSM设计了一种终端滑模控制方法，通过采用速度-电流单环控制结构代替传统的串级控2021.9speed-regulationsystem[J].IEEETransactionsonIndustrialInformatics,2012,8[0011]【5】SarsembayevB,SuleimenovK,DoT.HighorderdisturbanceobserverbasedPI-PIcontrolsystemwithtrackinganti-winduptechniqueforimprovementoftransientperformanceofPMSM[J].IEEEAccess,2021,9:66323-66334.[0012]【6】GaoJ,GongC,LiW,etal.NovelcompensationstrategyforcalculationdelayoffinitecontrolsetmodelpredictivecurrentcontrolinPMSM[J].IEEETransactionsonIndustrialElectronics,2020,67(7):5816-5819.modecontrolwithnonlineardisturbanceobserverforPMSMdrive[J].IEEEAccess,2018,6:29594-29601.[0015]【9】LiX,LukKM.Thegreywolfoptimizeranditsapplicationsinelectromagnetics[J].IEEETransactionsonAntennasandPropagation,2020,68(3):2186-2197.[0016]【10】KennedyJ,EberhartR.Particleswarmoptimization[C].ICCN'95-internationalconferenceonneuralnetworks,1995.inEngineeringSoftware,2014:46-61.[0018]本发明的目的是提供一种面向航空混合推进系统的电机滑模转速控制器设计方fBpp变为k|s|-bs，显然k|s|-bs>k|s|bs，此时滑模变量s以直接收敛至bs共同作用趋近于|s|＝1，然后再以收敛至零；通过加入幂次项α它的离散表达式为：[0097]令考虑永磁同步电机模型当中存在干扰及不确定性因g+d(27)o;表示给定的参考转速；[0106]i-;-au-g-d(29)[0112]将设计的变指数幂次趋近律与式(31)相结合，并进行相应变换即可得转速环的q[0125]⃞,=-g(.)(39)sign(s,)(42)X1计了基于变指数幂次趋近律(Variableexponentialpowerreachinglaw,VEPRL)的推进电机转速控制器，并利用改进的自适应混沌灰狼优化算法(Adaptivechaoticgreywolf[0209]螺旋桨扭矩为螺旋桨在旋转时需要克服的阻力的力矩大小，螺旋桨扭矩M可表示pp变为k|s|-bs，显然k|s|-bs>k|s|bs，此时滑模变量s以直接收敛至s|bs共同作用趋近于|s|＝1，然后再以s--eh"[0229]当系统趋近于滑模面时，基于式(17)所提出的变指数幂次趋近律可以简化为它的离散表达式为：[0239]从图3中可以看出，滑模运动轨迹在趋近律作用下在扇形区域内稳定趋近于平衡[0248]令考虑永磁同步电机模型当中存在干扰及不确定性因素o;表示给定的参考转速。[0257]i-;-au-g-d(29)[0263]将设计的变指数幂次趋近律与式(31)相结合，并进行相应变换即可得转速环的q=-s,>0(33)v<0,系(39)e。(41)sign('.)(42)于ESMDO的外界扰动补偿可以较好的减小推进电机受到的扰动对系统的影响，同时因为减算法改进的一个重要方向为不同算法的相互结合。设计了一种自适应混沌灰狼优化算法，群优化(Particleswarmoptimization,PSO)算法收敛速度快及灰狼优化算法局部搜索能[0309]灰狼捕猎的第一阶段是跟踪和包围猎物，可以用下面的方程表达灰狼的包围形ppppppβ狼ppp[0351]为了验证本发明所设计的ACGWO算法的性能，基于5维Rastrigin测试函数分别对0.091和0.002。图8(b)展示了分别基于三种算法的目标函数值的变化曲线图，可以看到ACGWO算法不论是在收敛速度上还是在收敛精度都明显优于其它两种优化算法，稳定性较[0355]本发明所设计的永磁同步电机整体控制策略框图如图9示，其中永磁同步电机中[0357]基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建永磁同步推进电机系统仿真模型，永磁同步推进电机的逆变器由直流母线供电。主要从两个方面进行仿真。首先，对所设计的结合ESMDO的变指数幂次趋近律滑模控制(VEPRL-SMC)策略与指数趋近律滑模控制(ERL-SMC)以[0365]综合上述分析可知，结合干扰观测器的VEPRL-SMC控制策略在带螺旋桨负载情况[0369]由以上分析可知，VEPRL-SMC控制策略拥有较好的负载