2023年3月电工技术学报Vol.38No.6第38卷第6期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYMar.2023DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.220615一种永磁同步电机无模型高阶滑模控制算法赵凯辉1刘文昌1刘智诚1贾林2黄刚2（1.湖南工业大学电气与信息工程学院株洲4120072.湖南工业大学轨道交通学院株洲412007）摘要针对城市轨道交通高转矩永磁同步牵引电机因参数摄动和未知扰动等不确定因素造成控制性能下降的现象，提出一种基于扩展非奇异终端滑模扰动观测器的转速环新型无模型非奇异快速终端滑模控制方法。首先，依据永磁同步牵引电机在参数摄动和未知扰动下的数学模型，使用转速环的输入输出建立新型超局部模型。其次，基于新型超局部模型设计转速环的无模型非奇异快速终端滑模控制器；同时结合高阶滑模和非奇异终端滑模设计观测器来实时精准估计新型超局部模型的未知部分，通过对控制器进行前馈补偿，增强了系统的鲁棒性，提高了转速的控制精度，并减少了系统抖振。最后，通过与PI控制、无模型滑模控制进行仿真和实验综合比较，验证了所提出的控制算法对电机参数摄动和未知扰动具有较强的容错性和抗干扰性，能降低对电机精准数学模型的依赖。关键词：高转矩永磁同步牵引电机新型超局部模型无模型非奇异快速终端滑模控制扩展非奇异终端滑模扰动观测器中图分类号：TM3510引言永磁同步牵引系统因功率密度高、过载能力强、动态转矩快等优势，已广泛应用在高速列车、城市轨道交通、矿用机车等相关领域[1-3]。与磁阻电机相比，牵引系统中的永磁同步电机（PermanentMagnetSynchronousMotor,PMSM）拥有更低的转矩脉动和噪声。经典磁场定向控制使用转速外环-电流内环的双PI闭环控制，在永磁同步牵引系统获得较好的控制效果。然而，PMSM在复杂牵引工况下容易受到未知扰动、参数摄动（如定子电阻变化、定子电感变化、永磁体失磁、转动惯量变化、黏滞摩擦系数变化）等不确定因素影响，采用传统PI控制难以抑制扰动，电机整体控制性能下降，在高性能应用场合无法达到令人满意的控制效果[4]。针对PMSM在高性能应用场合的控制要求，许多先进控制方法被广泛应用，如预测控制[5-7]、反演控制[8]、鲁棒控制[9]、状态反馈控制[10]、自适应控制[11]、滑模控制（SlidingModeControl,SMC）[12-13]。其中，SMC因为算法简单、对外部干扰的强鲁棒性而备受关注。传统SMC采用切换控制律改变驱动系统的动态特性，对系统参数变化不敏感，能保持快速动态响应。相比传统线性滑模渐进...
