基于MATLAB的永磁同步电机滑模控制矢量控制仿真系统

资 源 简 介

本项目在MATLAB/Simulink环境中开发了采用滑模控制器的永磁同步电机矢量控制仿真系统，通过滑模控制策略取代传统PI控制器，优化电机动态响应与抗扰动性能。模型包含完整的SVPWM调制模块与电机数学模型，支持参数调整与性能分析。

详 情 说 明

基于滑模控制的永磁同步电机矢量控制仿真系统

项目介绍

本项目设计并仿真了一种基于滑模控制（SMC）的永磁同步电机（PMSM）矢量控制策略。系统采用滑模控制器替代传统PI控制器，用于调节速度环与电流环，旨在提升系统在负载变化、参数摄动等工况下的动态响应性能与鲁棒性。仿真系统完整实现了磁场定向控制（FOC）框架，可模拟电机在不同运行条件下的动态过程，并对控制系统的抗干扰能力与稳定性进行分析。

功能特性

• 磁场定向控制：实现永磁同步电机的解耦控制，确保d轴电流用于励磁控制，q轴电流用于转矩控制。
• 滑模控制器设计：速度环与电流环均采用滑模控制策略，通过设计滑模面与切换律，增强系统对内部参数变化与外部扰动的鲁棒性。
• 多场景仿真测试：支持设置不同的参考转速、负载转矩以及扰动输入（如转矩突变、电机参数变化），验证系统在不同工况下的性能。
• 动态性能分析：输出转速、转矩、电流等关键变量的动态响应曲线，并计算超调量、调节时间、稳态误差等性能指标，评估控制效果。

使用方法

1. 设置电机参数：在相应脚本中修改永磁同步电机的基本参数，如定子电阻、交直轴电感、永磁磁链和极对数。
2. 配置运行条件：设定参考转速指令与负载转矩变化规律，可自定义阶跃、斜坡等多种信号形式。
3. 调整控制参数：根据控制需求，设置滑模控制器的滑模面参数、切换增益及边界层厚度等，以平衡系统抖振与动态性能。
4. 执行仿真：运行主程序，系统将自动完成模型构建、控制器计算及动态仿真过程。
5. 结果分析：仿真结束后，查看生成的动态响应曲线与性能指标数据，评估控制系统的鲁棒性与动态品质。

系统要求

• 软件平台：MATLAB R2018a 或更高版本，需安装 Simulink 仿真环境。
• 核心工具：依赖 MATLAB 的 Simulink、Simscape Electrical 库进行电机建模与控制系统仿真。
• 硬件配置：无特殊要求，能够流畅运行 MATLAB 及进行中等复杂度仿真的计算机即可。

文件说明

主程序文件集成了完整的仿真流程，其主要功能包括：定义永磁同步电机的数学模型与参数；构建基于滑模控制的矢量控制系统结构；实现速度与电流环的滑模控制器算法；设置仿真环境并执行动态仿真；绘制关键的电机状态与控制变量波形，并进行系统性能的定量计算与分析。