1.一种改进扩张观测器的永磁同步电机滑模自抗扰控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:根据永磁同步电机的数学模型,对数学模型中的电磁转矩进行化简,然后结合电机运行的扰动,列出实际电磁转矩的数学方程,如式1:其中,Te为电磁转矩,np为极对数,Lmd为d轴的互感,iq为定子电流q轴分量,idf为d轴等效磁化电流,μ为总扰动;
S2:对输入信号的微分结构离散化,得到最跟踪微分器的方程;
步骤S2中,通过式8进行微分结构离散化以获取所述最跟踪微分器的方程:其中,h为积分步长;r为速度因子,其值决定跟踪速度的大小;h0为滤波因子,函数fhan(x1,x2,r,h)为最速控制综合函数;
所述fhan(x1,x2,r,h)的算法为式9:其中,h为积分步长;r为速度因子;
S3:建立三阶ESO结构,将式1的电磁转矩数学方程以及永磁同步电机状态方程联立,得到扩张后的状态观测器函数,形式为式2:其中,z1表示速度估计;z2表示综合扰动估计;z3为对总扰动中的未知扰动进行实时估计和在线补偿;β1,β2,β3为ESO观测器滤波系数,galn为非线性函数;
步骤S3中的永磁同步电机状态方程为式10:
其中,ω*为给定转速,ω为实际转速;
将永磁同步电机状态方程式10与实际电磁转矩的数学方程式1联立,得到式11:其中ω(t)为干扰;
将f(x1,x2,ω(t),t)作为状态变量x3,则x3的表达函数为式12:步骤S3中的galn函数形式为式13:
其中,a为非零常数;
S4:采用非奇异终端滑模面函数以及趋近律,将误差进行线性组合,获取非线性状态误差反馈控制律;
步骤S4中的非奇异终端滑模面函数为式14:
其中,h>g>0,α>0;
所述趋近律为式15:
其中,
S5:将S2的最跟踪微分器的方程、S3的扩张状态观测器的形式函数以及S4的非线性状态误差反馈控制律应用于滑模控制器,得到滑模控制器的函数形式实现永磁同步电机滑模自抗扰的控制;
步骤S5中的滑模控制器的函数形式为式16:
其中,k1、k2和k3为可变趋近律系数,np为极对数,J是转动惯量,为永磁磁链,β>0,h>g>0。
2.根据权利要求1所述的一种改进扩张观测器的永磁同步电机滑模自抗扰控制方法,其特征在于,步骤S1中的永磁同步电机的数学模型基于理想状态假定以及id=0的控制方式设定,其在d-q坐标系下的形式为式3-式6:λq=Lqiq (4)λd=Ldid+Lmdidf (5)ωe=npωr (6)式中,id、iq分别为定子电流d、q轴分量;Ud、Uq分别为定子电压d、q轴分量;Rs为定子电阻;Ld、Lq分别为定子d、q轴电感;ωe为转子电角速度;ωr为转子机械角速度;λd、λq为d、q轴定子磁链;Lmd为d轴的互感;idf为d轴等效磁化电流;np为极对数。
3.根据权利要求2所述的一种改进扩张观测器的永磁同步电机滑模自抗扰控制方法,其特征在于,步骤S1中电机转矩基于d、q轴的定子磁链相等进行化简,化简后的电磁转矩方程为式7:
4.根据权利要求1所述的一种改进扩张观测器的永磁同步电机滑模自抗扰控制方法,其特征在于:在式16中引入系统的扰动补偿z3,新型自抗扰控制律的形式为式17:其中,k1、k2和k3为可变趋近律系数,np为极对数,J是转动惯量,为永磁磁链,β>0,h>g>0。