永磁同步电机速度环滑膜控制（SMC）
永磁同步电机速度环滑膜控制（SMC）
永磁同步电机控制系统是一个非线性、强耦合的多变量系统，当控制系统受到外界扰动的影响或电机内部参数发生变化时，传统的PI控制器并不能满足实际的要求。滑膜控制（Sliding Mode Control，SMC）有对扰动与参数不敏感、响应速度快等优点，因此可以提高永磁同步电机调速系统的动态品质。
滑模控制（SMC）其实可认为是一种高带宽的滞环比较器，继承了一定程度DTC的抗参数扰动性能，并降低跟踪误差，提供更快的瞬态响应时间。滑模控制器主要由滑模面函数及趋近律构成。
滑模控制器设计的一般步骤为滑模面的设计、趋近率的设计、控制器的求解。为何说滑模控制是高带宽的滞环比较器。因为滑模控制具有一种特性，那便是在一定条件下沿规定的状态轨迹作小幅、高频率的上下运动，也就是所谓的“滑动模态”。这种滑动模态是可以设计的，并且与系统的参数和扰动无关。这就是滑模控制鲁棒性能好的原因。
滑膜控制基本原理
2.1 滑膜控制的定义
2.2 趋近率
滑膜控制器的设计与参数
求解脚本
syms s t T;
G = 1 / (s*(s + T)); % 定义传递函数
g_t = ilaplace(G, s, t); % 计算拉普拉斯逆变换
g_t_simplified = simplify(g_t); % 简化结果
disp(g_t_simplified); % 显示结果
二阶滑膜速度控制器的设计
二阶速度环滑膜控制仿真
5.1 模型总览
模型下载地址：永磁同步电机速度环滑膜控制simulink仿真模型
5.2 电机及系统参数
Vdc=24;
Ts=0.0001;
Rs=0.6;
Ld=1.4e-3;
Lq=1.4e-3;
flux=0.034182;
J=1.1e-5;
B=1e-3;
pole=1;
fx=0.02;
speed_kp=0.028885;
speed_ki=3.8891;
speed_Ba=0.00093819;
c=25000;
Mu=50;
q=15;
5.3 滑膜控制模块
5.4 控制效果对比
黄线是滑膜控制，蓝线是PI控制，可以看到，SMC在启动时基本和PI同时到达稳态，而且还没有超调（这里并不能说明SMC优于PI，修改解码器会出现不一样的情况），在0.3s加载时，SMC比PI更快达到稳态，超调量更小，所以在参数调的好的情况下，SMC优于PI控制器。
参考
【1】永磁同步电机——滑膜控制（SMC）
https://zhuanlan.zhihu.com/p/661396024
【2】现代永磁同步电机控制及MATLAB仿真.袁雷
【3】王颖. 无位置传感器永磁同步电机滑膜变结构控制[D].辽宁科技大学,2019.
【4】袁佳俊. 基于滑模变结构控制的永磁同步电机无位置传感器控制技术研究[D].陕西理工大学,2024.DOI:10.27733/d.cnki.gsxlg.2023.000259.
【5】滑模控制学习笔记（三）：https://blog.csdn.net/yuanxun9785/article/details/121023287
【6】滑模控制参数调节思路小tips：https://blog.csdn.net/weixin_58399148/article/details/124638219