基于自抗擾技術(shù)的永磁同步電機(jī)調(diào)速方法研究.pdf

1、永磁同步電機(jī)(Permanent magnet synchronous motor,簡稱PMSM)因其體積小、效率高、可靠性高以及對環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)等各個領(lǐng)域。PMSM是一種多變量、非線性、強(qiáng)耦合、時(shí)變的被控對象,因此解決系統(tǒng)的非線性性和不確定性成了PMSM控制的關(guān)鍵。本文采用了自抗擾控制技術(shù)(Auto／Active Disturbances Rejection Controller,簡稱ADRC),它繼承了經(jīng)

2、典控制中“基于誤差來消除誤差”的思想精髓,是不依賴于被控對象精確數(shù)學(xué)模型的一種新型的控制方法。ADRC可以很好的解決系統(tǒng)的非線性和不確定性的問題,對系統(tǒng)的擾動具有很好的抗干擾能力,因此保證了系統(tǒng)的控制精度,具有良好的動、靜態(tài)性能和魯棒性。
　　 本文首先對交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展以及交流電機(jī)經(jīng)典的控制策略作了簡單的介紹,提出了本文的研究內(nèi)容。然后推導(dǎo)了PMSM在d-q軸坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)PMSM的數(shù)學(xué)模型,介紹了PMSM的矢量控

3、制策略,并通過使id=0實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的解耦控制。接著介紹了ADRC的發(fā)展,分析了自抗擾控制器的各個組成部分(跟蹤微分器、擴(kuò)張狀態(tài)觀測器、狀態(tài)反饋控制率以及擾動補(bǔ)償)的結(jié)構(gòu)與原理。針對永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)了自抗擾控制器和基于擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的比例控制器,并根據(jù)擴(kuò)張狀態(tài)觀測器觀測擾動的能力設(shè)計(jì)了速度觀測器。利用MATLAB＼simulink軟件對基于ADRC的各個調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真,并將仿真結(jié)果與矢量控制系統(tǒng)的控制效果進(jìn)行比較。基于ADRC的調(diào)

4、速系統(tǒng)的速度調(diào)節(jié)效果比矢量控制的調(diào)節(jié)效果更好；無論是在低速還是高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)載發(fā)生變化時(shí),基于ADRC的調(diào)速系統(tǒng)都具有很好的抗干擾能力；速度觀測器對系統(tǒng)速度有很好的跟蹤能力,負(fù)載擾動對速度觀測器的影響很小。
　　 仿真結(jié)果表明:在自抗擾控制器中,擴(kuò)張狀態(tài)觀測器起到了觀測系統(tǒng)擾動的作用,并通過擾動補(bǔ)償環(huán)節(jié)減小擾動對系統(tǒng)的影響；基于ADRC的調(diào)速系統(tǒng)對負(fù)載擾動有很好的抗干擾能力,具有很好的動、靜態(tài)性能和良好的魯棒性。