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基于非奇异快速终端滑模的永磁同步电机转速和电流控制
标题：基于非奇异快速终端滑模的永磁同步电机转速和电流控制
摘要：
永磁同步电机（PermanentMagnetSynchronousMotor，简称PMSM）因其高效、高功率密度和响应快的特点，在工业和交通领域得到广泛应用。为了实现PMSM的精准控制，本文提出了一种基于非奇异快速终端滑模控制（Non-singularFastTerminalSlidingModeControl，简称NF-TSMC）的PMSM转速和电流控制方法。该方法能够提高系统响应速度、抗干扰能力和鲁棒性。
关键词：永磁同步电机；非奇异快速终端滑模控制；转速控制；电流控制
1.引言
永磁同步电机是一种重要的高性能电机，广泛应用于电动汽车、机床和空调等领域。精准控制PMSM的转速和电流对于提高系统效率和响应速度至关重要。传统的控制方法如PID控制器在面对非线性和扰动时存在一定的局限性，因此需要发展更先进的控制策略。
2.PMSM数学模型和控制策略
PMSM由动态方程、电流方程和转矩方程组成。本文通过推导PMSM的数学模型，建立起系统的状态空间表达。然后，采用非奇异快速终端滑模控制策略设计了PMSM的转速和电流控制器。该控制策略通过引入非线性项和饱和函数，实现了系统的非奇异性和快速响应。
3.NF-TSMC的设计与分析
NF-TSMC由两个控制环节构成：外环和内环。外环控制转速，内环控制电流。外环利用滑模变量实现转速的快速响应和较小的稳态误差。内环通过控制电流滑模变量来实现较小的电流误差。为了控制系统更稳定和鲁棒，引入了反馈线性化技术和扩张状态观察器。
4.仿真与实验结果
为了验证NF-TSMC算法的有效性，本文进行了仿真和实验验证。在Matlab/Simulink平台上建立了PMSM闭环系统模型，进行了一系列转速和电流控制的仿真实验。结果表明，NF-TSMC对于系统扰动和参数不确定性有较好的鲁棒性和抗干扰能力。
5.结论
本文提出了一种基于非奇异快速终端滑模控制的PMSM转速和电流控制方法。通过引入非线性项和饱和函数，提高了系统的响应速度、抗干扰能力和鲁棒性。仿真和实验结果表明，NF-TSMC方法对于PMSM控制具有较好的性能和稳定性。未来的研究方向可以考虑进一步优化控制策略，提高系统的动态性能和效率。
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