[仿真]PMSM矢量控制——滑模速度环

摘要

本文将通过一个PMSM在Simulink下的FOC仿真，来对比PI速度环和滑模速度环的效果。结果显示未经优化的滑模速度环和PI速度环在动态性能上差不多。如果想要更好的性能就需要改进滑模算法，包括减小抖振、减小过冲、加快过冲恢复时间。

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PMSM的FOC模型——PI速度环

模型取自教材《现代永磁同步电机控制原理及Matlab仿真》的图3-8，如下：

Iq电流环在速度环里面，为了使电流全用于输出转矩，所以还有一个Id=0的电流环。
电机以1000rpm恒定转速工作，在0.2s是加载TL=10Nm,得到输出转矩、三相电流、转速如下图：

可以看到因为有PI速度环的存在，在加载后速度也可以很快恢复到1000rpm。
电机参数确定、PI参数也调好了以后，系统是具有一定的抗扰动能力和比较好的动态能的。

PMSM的FOC模型——滑模速度环

PI控制方法对电机内部参数比较敏感，当电机内部参数发生变化或系统受到外界扰动的影响时，简单的PI控制方法并不能满足实际的要求。
使用“滑模控制”方法，把PI控制的“把速度的差（speed_ref-speed_feedback）尽快趋近零”的思想变为“把速度的差和差的变化率尽快趋近零，使系统稳住”。

下图红框就是滑模控制器SMC。

SMC里的结构：