A robust hybrid control strategy for enhancing torque stability and performance in PMSM drives

Abstract

Goal. This paper proposes a robust hybrid control strategy that integrates sliding mode control (SMC) with proportional resonant control (PRC), enhanced by Luenberger and Kalman observers. The goal is to improve torque stability, reduce errors, and optimize performance in PMSM drive systems. Methodology. The proposed method combines SMC and PRC to form an SMC-PRC controller, with Luenberger and Kalman observers integrated for effective load torque estimation. Results. The simulation experiments were carried out to compare the effectiveness of the proposed control strategy with that of traditional PI controllers. The results revealed that the SMC-PRC approach offers a notable improvement in overall control performance, including reduced tracking error, enhanced dynamic response, and better stability. Furthermore, the proposed method achieved faster settling times and maintained robust operation under varying system conditions. Scientific novelty. This work introduces a hybrid control approach that combines SMC and PRC with advanced state estimation techniques, providing a robust and efficient solution to PMSM control. Practical value. The proposed method is highly beneficial for applications under dМета.

У цій статті пропонується надійна гібридна стратегія управління, що поєднує управління ковзним режимом (SMC) з пропорційно-резонансним управлінням (PRC), удосконалена за допомогою спостерігачів Люенбергера та Калмана. Мета полягає в тому, щоб підвищити стабільність крутного моменту, зменшити похибки і оптимізувати продуктивність систем приводу PMSM. Методологія. Пропонований метод об’єднує SMC та PRC для формування регулятора SMC-PRC, з інтегрованими спостерігачами Люенбергера та Калмана для оцінки ефективного крутного моменту навантаження. Результати. Проведено імітаційні експерименти порівняння ефективності запропонованої стратегії управління з ефективністю традиційних ПІ-регуляторів. Результати показали, що підхід SMC-PRC забезпечує помітне покращення загальних характеристик управління, включаючи зниження похибки стеження, покращення динамічного відгуку та підвищення стійкості. Крім того, пропонований метод забезпечує більш швидкий час встановлення і стійку роботу при умовах функціонування системи, що змінюються. Наукова новизна. У роботі представлений гібридний підхід до управління, що поєднує SMC та PRC з передовими методами оцінки стану, що забезпечує надійне та ефективне рішення для управління PMSM. Практична значимість. Запропонований метод є корисним для застосування у динамічних умовах експлуатації, таких як електромобілі та системи відновлюваної енергії, підвищуючи їх ефективність та стійкість. Бібл ynamic operating conditions, such as electric vehicles and renewable energy systems, improving system efficiency and stability.