自抗擾控制策略在永磁同步電動機伺服系統(tǒng)中的應用研究與實現(xiàn).pdf

1、永磁同步電動機(PMSM)以其效率高、功率密度大和轉矩/慣量比大等優(yōu)點，在中小容量的伺服系統(tǒng)中得到廣泛的應用。本文對無速度傳感器PMSM伺服系統(tǒng)中，轉子速度和位置估計、速度跟蹤控制、位置跟蹤控制和摩擦補償等關鍵問題進行了深入研究，提出了一種新穎的無速度傳感器PMSM位置伺服系統(tǒng)控制方案。 深入研究分析了PMSM矢量控制理論，提出了一種基于自抗擾控制策略的PMSM轉子速度和位置估計方法。將轉子速度和d軸電流對q軸電流環(huán)的耦合作用，

2、視為q軸電流環(huán)的擾動量，通過自抗擾控制器將這個擾動量觀測出來，再從觀測出的擾動量中提取出轉子速度的信息，進而估計出轉子速度和位置。仿真和實驗表明，在從0r/min到2000r/min的調速范圍內，均能準確的估計出轉速，并且對負載擾動具有很強的魯棒性。 為了抑制負載、摩擦力矩和轉動慣量的變化對PMSM伺服系統(tǒng)的影響，本文將以上參數的變化視為伺服系統(tǒng)速度環(huán)的擾動量，推導出速度環(huán)自抗擾控制的數學模型，提出了PMSM伺服系統(tǒng)速度跟蹤控制

3、的自抗擾控制策略。仿真表明，在從0r/min到2000r/min的調速范圍內，均能很好的抑制負載和轉動慣量的響，并且對摩擦力矩給與有效補償，克服了伺服系統(tǒng)速度跟蹤中的“死區(qū)”現(xiàn)象和位置跟蹤中的“平頂”現(xiàn)象。 針對PMSM位置伺服系統(tǒng)對定位的快速性、準確性和無超調的要求，以及系統(tǒng)魯棒性的要求，提出了PMSM伺服系統(tǒng)位置跟蹤自抗擾控制器。通過跟蹤一微分器為位置給定信號提供一個過渡過程，克服了響應速度和超調之間的矛盾，使得系統(tǒng)響應快且

4、沒有超調；通過擴展狀態(tài)觀測器將位置環(huán)的擾動量觀測出來并加以前饋補償，提高了系統(tǒng)的魯棒性。仿真表明，當轉子位置給定信號分別為100rad和0.1sin(2πt)rad時，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分別為0.033rad和0.00038rad，控制精度較高，并且對負載擾動、轉動慣量和定子電阻的變化具有很強的魯棒性。 在上述工作的基礎上，研發(fā)了一套基于TMS320LF2407A DSP的高性能PMSM交流伺服系統(tǒng)，并開發(fā)了基于CAN總線的上位機監(jiān)