陈强，陶亮，南余荣，董方（浙江工业大学 信息工程学院，浙江杭州 310023）

基于扩张状态观测器的永磁同步电机滑模变结构位置伺服控制

陈强，陶亮，南余荣，董方
（浙江工业大学 信息工程学院，浙江杭州 310023）

摘要：针对带有未知摩擦力矩和模型不确定的永磁同步电机位置伺服系统，提出两种基于扩张状态观测器的滑模变结构位置伺服控制策略。在系统存在状态未知和非线性特性有界的情况下，设计扩张状态观测器来观测系统的未知状态和非线性不确定项，并根据观测值设计降阶线性滑模控制和无抖振全阶滑模控制两种控制方法。仿真结果表明，降阶滑模控制方法控制精度较高且鲁棒性较强，而全阶滑模控制方法可以有效消除滑模控制中的抖振问题，便于实际应用。

关键词：永磁同步电动机；位置伺服系统；滑模变结构控制；扩张状态观测器

本文引用格式：陈强，陶亮，南余荣，等.基于扩张状态观测器的永磁同步电机滑模变结构位置伺服控制[J].新型工业化，2015，5（8）：17-25

Citation: CHEN Qiang, TAO Liang, NAN Yu-rong, et al. Sliding-mode Variable Structure Position Servo Control of Permanent Magnet Synchronous Motor Based on Extended State Observer[J]. The Journal of New Industrialization, 2015, 5（8）: 17-25.

0 引言

永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor，PMSM）具有体积小、结构简单、气隙磁密高、转矩惯量大等优点，因此在诸如机器人，航天飞行器以及升降机等高性能系统的应用中已经取代直流电机，成为近些年来的研究热点[1-3]。由于永磁同步电机位置伺服控制系统本身具有非线性、时变性和强耦合性，且伺服对象往往也存在着较强的不确定性和扰动，因此，对于有高性能、高精度要求的伺服系统来说，传统的线性PID控制已不能满足其需求，尤其是当控制系统受到模型不确定和未知摩擦等非线性干扰时，控制器将很难兼顾动态响应和抗干扰能力的要求，从而导致控制性能进一步降低。……