一种小型文化服务综合体内伺服系统有限时间控制方法与流程

技术特征：
1.一种小型文化服务综合体内伺服系统有限时间控制方法，其特征在于：包括以下步骤:步骤1、根据小型文化服务综合体空间场景切换要求设计ntsm控制方案，具体过程如下：1.1)根据小型文化服务综合体实现空间场景切换的要求，选择执行器，并根据执行器的物理性质，选择二阶非线性系统为：其中，x＝[x1,x2]
t
，x1,x2均为所设系统状态变量，g(x),b(x)为光滑函数，u为控制输入；1.2)令x
d
为参考信号，e＝x
d
‑
x定义为系统误差，结合吸引子理论将非奇异终端滑模面设计为：其中，c,f为经验参数，取正常数值；p,q,m,n为经验参数，取正奇数值；p＞q,m＞n；同时，为了加快系统误差的收敛速度和抑制控制过程中的抖振现象，给出新的趋近率为：为：为：其中，r,h,λ,σ为经验参数，取正数值，且r＞1，k1,k2为经验参数，取正奇数，k1＜k2；经过上述推导，ntsm控制器被设计为：步骤2、根据小型文化服务综合体实现场景切换的要求以及pmsm电机的优势，选择以表贴式pmsm电机作为小型文化服务综合体执行器，并建立表贴式pmsm电机的系统模型。根据表贴式pmsm电机建立d
‑
q坐标系下的数学模型为：其中，l
s
为定子电感；u
d
,u
q
为d轴和q轴的定子电压；i
d
,i
q
为d轴和q轴的定子电流；r是定子电阻；p
n
表示极对数；为电机的机械角速度，n
r
为电机的实际转速；j是电机的
转动惯量；t
l
代表负载力矩；t
e
代表电磁力矩，ψ
f
代表永磁磁通；步骤3、为达到小型文化服务综合体在有限时间内实现场景切换的目标，将步骤1中的ntsm控制策略应用于步骤2所建立的表贴式pmsm电机之中，并设计基于pmsm伺服系统的ntsm控制器：3.1)小型文化服务综合体在有限时间内实现空间切换的要求可转换为对其执行器表贴式pmsm电机转速的控制要求：令ω
ref
为电机的参考转速，定义电机的转速误差为ε1＝ω
ref
‑
ω
m
，根据上式建立的数学模型可以得到将ε1,ε2分别作为系统的状态变量，令ε1＝x1,ε2＝x2，得到pmsm系统的状态方程为：通过二阶非线性系统和上式比较可知，因此，基于pmsm伺服系统的ntsm控制器设计为：pmsm伺服系统的ntsm控制器设计为：从而可以得到q轴的参考电流为：3.2)为确保小型文化服务综合体实现空间变换功能的时间是有限的，需要对其执行器pmsm的ntsm控制器的性能进行验证，在此，以lyapunov函数v来证明系统转速能够在有限时间内收敛，即小型文化服务综合体能够在有限时间内实现空间变换，其中：v的导数为：根据lyapunov稳定性理论，s能够渐进地收敛到非奇异终端滑模面s＝0，并且当时，滑模面变为：
即此类吸引子，能够使得系统转速误差在有限时间内快速收敛到0，误差收敛时间t
r
的上界为：

技术总结
一种小型文化服务综合体内伺服系统有限时间控制方法，属于非奇异终端滑模控制技术领域。它包括以下步骤：1、设计NTSM控制方案；2、建立表贴式PMSM电机系统模型；3、根据PMSM伺服系统建立NTSM控制器，并通过检验证明控制方案的合理性。本发明提出将永磁同步电机作为小型文化服务综合体的执行装置，并设计了一种基于改进趋近率的非奇异终端滑模控制方案，使得小型文化服务综合体能够在有限时间内实现场景变换；这不仅有效避免了终端滑模控制所存在的奇异问题，还加快了系统的动态收敛速度；本发明提出的控制器不仅能够在有限时间内更快地收敛到零，而且还具有抗干扰能力，进一步地提高了电机的控制性能。了电机的控制性能。了电机的控制性能。


技术研发人员：胡嘉彬 黄嘉诚 张丹 倪洪杰
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：2021.10.20
技术公布日：2022/1/4