[论文解读] High Performance Controllers for Speed and Position Induction Motor Drive using New Reaching Law

Salah Eddine Rezgui, Hocine Benalla|arXiv (Cornell University)|Nov 9, 2011

Sensorless Control of Electric Motors参考文献 18被引用 8

一句话总结

本文提出了一种用于异步电动机间接转子磁场定向控制（IRFOC）中滑模控制（SMC）的新型指数趋近律（ERL），在保持高速和位置跟踪性能的同时消除了抖振现象。仿真结果表明，与传统SMC相比，该方法具有更高的鲁棒性和精度，控制努力更小，且瞬态响应更优。

ABSTRACT

This paper present new approach in robust indirect rotor field oriented (IRFOC) induction motor (IM) control. The introduction of new exponential reaching law (ERL) based sliding mode control (SMC) improve significantly the performances compared to the conventional SMC which are well known susceptible to the annoying chattering phenomenon, so, the elimination of the chattering is achieved while simplicity and high performance speed and position tracking are maintained. Simulation results are given to discuss the performances of the proposed control method.

研究动机与目标

• 解决传统滑模控制（SMC）在异步电动机驱动中固有的抖振问题。
• 改善异步电动机间接转子磁场定向控制（IRFOC）中速度与位置控制的鲁棒性和动态性能。
• 通过一种新型趋近律设计一种简单但高性能的控制策略，确保快速收敛并减少抖振。
• 通过在不同工况下进行综合仿真，验证所提出控制器的有效性。

提出的方法

• 本文提出一种新型指数趋近律（ERL），通过调节滑模控制律中的切换增益来减小抖振。
• 将ERL集成到异步电动机驱动的间接转子磁场定向控制（IRFOC）框架中。
• 控制律的设计旨在确保系统状态在有限时间内收敛至滑动面，从而改善瞬态响应。
• 在MATLAB/Simulink仿真环境中实现控制器，以评估其在负载扰动和参数变化下的性能。
• 对趋近律进行理论推导，以确保对不确定性和外部扰动的稳定性与鲁棒性。
• 通过相同的仿真条件和指标（如调节时间、超调量和抖振幅度）与传统SMC进行性能对比。

实验结果

研究问题

• RQ1 所提出的指数趋近律在异步电动机驱动的滑模控制中如何减小抖振？
• RQ2 与传统SMC相比，新控制器在速度和位置跟踪精度方面提升了多少？
• RQ3 该方法在参数变化和负载扰动下是否仍能保持鲁棒性？
• RQ4 趋近律对IRFOC系统瞬态响应和控制努力有何影响？

主要发现

• 仿真波形证实，基于所提出ERL的SMC显著降低了抖振，优于传统SMC。
• 控制器在速度和位置跟踪中实现了更快的收敛速度和更优的瞬态响应，且超调量更小。
• 系统在负载扰动和参数变化下表现出更强的鲁棒性，维持稳定运行。
• 仿真结果表明，控制努力和抖振幅度显著降低，验证了新趋近律的有效性。