為了提高傳統(tǒng)基于模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)（model reference adaptive system, MRAS）的轉(zhuǎn)速估計(jì)策略的動(dòng)態(tài)性能和魯棒性,提出了一種基于新型超螺旋滑模自適應(yīng)觀測(cè)器（super-twisting algorithm adaptive observer, STA-AO）的轉(zhuǎn)速估計(jì)策略。首先,在MRAS結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加入了反饋校正環(huán)節(jié),提高參考模型輸出和可調(diào)模型輸出之間誤差的收斂速度。其次,在STA-AO中引入超螺旋滑模算法替代觀測(cè)器中的PI自適應(yīng)機(jī)構(gòu),提高觀測(cè)器的魯棒性。最后,通過MATLAB/Simulink仿真軟件和由TMS320F28335控制的500 W永磁同步電機(jī)進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明:相比于基于MRAS的轉(zhuǎn)速估計(jì)方法,在其基礎(chǔ)上改進(jìn)提出的STA-AO能使得轉(zhuǎn)速估計(jì)誤差更快地收斂到零,并且當(dāng)電機(jī)參數(shù)發(fā)生攝動(dòng)時(shí),STA-AO對(duì)轉(zhuǎn)速估計(jì)的準(zhǔn)確性所受影響更小。因此,相比于基于MRAS的估計(jì)策略,基于STA-AO的估計(jì)策略有著更加良好的動(dòng)態(tài)性能和魯棒性。 

【文章來源】：高電壓技術(shù). 2020,46(11)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

基于STA-AO的PMSM無速度傳感器調(diào)速系統(tǒng)框圖

?額定功率/W500額定轉(zhuǎn)速/(r·min1)3000極對(duì)數(shù)4定子電阻/4.54定子電感/mH12.16轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/(kg·m2)0.000166粘滯摩擦系數(shù)0.0003035轉(zhuǎn)子永磁體磁鏈/Wb0.088333計(jì)策略在動(dòng)態(tài)性能上的提升，在第1組測(cè)試中，進(jìn)行調(diào)速對(duì)比試驗(yàn)�？蛰d條件下，在0s的時(shí)候，將電機(jī)參考轉(zhuǎn)速設(shè)定為50%額定轉(zhuǎn)速即1500r/min之后，在0.1s時(shí)，將參考轉(zhuǎn)速變?yōu)?00%額定轉(zhuǎn)速即3000r/min。2種估計(jì)策略對(duì)應(yīng)的仿真結(jié)果如圖5所示。其中，轉(zhuǎn)速估計(jì)誤差為2種估計(jì)策略下實(shí)際轉(zhuǎn)速和估計(jì)轉(zhuǎn)速之間的誤差。從圖5的仿真結(jié)果來看，將MRAS方法用于轉(zhuǎn)速估計(jì)時(shí)，最大轉(zhuǎn)速估計(jì)誤差>40r/min，而使用本文提出的STA-AO進(jìn)行速度估計(jì)時(shí)，最大的轉(zhuǎn)速估計(jì)誤差<20r/min。同時(shí)，根據(jù)圖5中的標(biāo)注來看(實(shí)豎線代表MRAS估計(jì)策略下誤差收斂到零的位置，虛豎線代表STA-AO估計(jì)策略下誤差收斂到零的位置)，相比于MRAS方法，基于STA-AO估計(jì)策略的轉(zhuǎn)速估計(jì)誤差收斂到零所用的時(shí)間也更短。為了對(duì)本文提出的基于STA-AO的估計(jì)策略在動(dòng)態(tài)性能上的提升進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證，現(xiàn)對(duì)基于MRAS和STA-AO這2種估計(jì)策略的系統(tǒng)抗擾性能進(jìn)行測(cè)試。在測(cè)試中，首先設(shè)置電機(jī)的參考轉(zhuǎn)速為1200r/min，帶50%的額定負(fù)載即0.8N·m的負(fù)載啟動(dòng)，在0.07s時(shí)，將負(fù)載轉(zhuǎn)矩突變?yōu)轭~定負(fù)載即1.59N·m，在0.13s時(shí)，再將負(fù)載轉(zhuǎn)矩從1.59N·m圖5參考轉(zhuǎn)速變化時(shí)基于2種估計(jì)策略的轉(zhuǎn)速估計(jì)情況仿真對(duì)比Fig.5Simulationcomparisonofspeedestimationbasedontwoestimationstrategieswhenreferencespeedchanges突變?yōu)?.8N·m。仿真得到2種估計(jì)策略對(duì)應(yīng)的結(jié)果如圖6所示。從圖6的仿真結(jié)果來看，相比于基于MRAS的轉(zhuǎn)速估計(jì)策略，?

孫愷英，李冬輝，姚樂樂，等：基于新型超螺旋滑模自適應(yīng)觀測(cè)器的永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速估計(jì)策略3773改寫的目的是為了方便后續(xù)的推導(dǎo)。進(jìn)一步地，將式(2)中的定子電流和轉(zhuǎn)速替換為估計(jì)值，可以得到MRAS的可調(diào)模型rrd1ddddqqqRiiuLtiRiLuLωω′′′=+′′′(5)式中，帶有“”的變量表示相應(yīng)的估計(jì)值。從圖1中可以看出，參考模型的輸出為定子電流的實(shí)際值，可以直接通過從PMSM測(cè)得的三相定子電流經(jīng)坐標(biāo)變換得到�？烧{(diào)模型的輸出為定子電流的估計(jì)值。將式(2)和式(5)相減，得到關(guān)于定子電流的誤差動(dòng)態(tài)方程()rrdddddddqqqeeiteeitAJωω′=′(6)其中rr01,,,10dddqqqRLeiieiiRLωωAJ=′′=′′==(7)式中：ed和eq分別為勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流所對(duì)應(yīng)的估計(jì)誤差。根據(jù)Popov超穩(wěn)定理論，使用傳統(tǒng)MRAS轉(zhuǎn)速估計(jì)方法得到的估計(jì)轉(zhuǎn)速可表示為()ifrpdqdqqqKKiiiiiisLω=+(8)式(8)所代表的自適應(yīng)機(jī)構(gòu)可以被看作一個(gè)PI控制器，Kp和Ki分別為比例系數(shù)和積分系數(shù)；1/s為積分算子。當(dāng)參考模型輸出與可調(diào)模型輸出之間的誤差收斂到零時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速的估計(jì)值將達(dá)到對(duì)應(yīng)的實(shí)際值。同時(shí)，結(jié)合式(8)和圖1來看，電機(jī)轉(zhuǎn)速的估計(jì)值為可調(diào)模型中的可調(diào)參數(shù)。2.2基于自適應(yīng)觀測(cè)器的轉(zhuǎn)速估計(jì)策略為進(jìn)一步提高傳統(tǒng)MRAS中2個(gè)模型輸出之間誤差的收斂速度，本文在MRAS結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，引入了誤差校正環(huán)節(jié)，構(gòu)建自適應(yīng)觀測(cè)器，使得可調(diào)模型的輸

【參考文獻(xiàn)】：
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