基于自抗擾控制器的永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)控制策略的研究及實(shí)現(xiàn).pdf

1、永磁同步電機(jī)具有功率因數(shù)高、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格合適等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域，然而永磁同步電機(jī)是一個(gè)非線性、強(qiáng)耦合、參數(shù)攝動(dòng)的多變量系統(tǒng)，對(duì)于伺服系統(tǒng)控制策略要求較高。自抗擾控制器是一種新型的非線性控制器，由非線性跟蹤微分器、擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器以及非線性誤差反饋控制律組成，綜合了經(jīng)典PID控制器不依賴于控制對(duì)象具體模型的優(yōu)點(diǎn)以及現(xiàn)代控制理論的設(shè)計(jì)方法。本論文將自抗擾控制器引入永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)控制策略，能夠有效提高控制系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)性

2、能以及抗擾動(dòng)能力。
　　 首先，研究了基于自抗擾控制器的永磁同步電機(jī)矢量控制策略。對(duì)于dq坐標(biāo)系下的永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析，從而得出系統(tǒng)中存在非線性、強(qiáng)耦合、參數(shù)攝動(dòng)等擾動(dòng)因素的本質(zhì)原因；在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)基于自抗擾控制器的永磁同步電機(jī)矢量控制策略，即可實(shí)時(shí)觀測(cè)出上述擾動(dòng)因素并進(jìn)行補(bǔ)償控制。仿真以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了控制策略的有效性。
　　 其次，將擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器和非線性跟蹤微分器引入永磁同步電機(jī)無(wú)機(jī)械傳感器矢量控制。由于αβ

3、坐標(biāo)系下的永磁同步電機(jī)模型中含有轉(zhuǎn)子位置以及轉(zhuǎn)速信息的不確定項(xiàng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此選擇αβ坐標(biāo)系下的電機(jī)模型作為研究對(duì)象；將模型中含有轉(zhuǎn)子位置以及轉(zhuǎn)速的不確定項(xiàng)擴(kuò)張成為新的狀態(tài)變量，應(yīng)用擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器和非線性跟蹤微分器進(jìn)行精確估計(jì)，在此基礎(chǔ)上即可實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)無(wú)機(jī)械傳感器矢量控制。仿真以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了控制策略的有效性。
　　 然后，考慮到定子磁鏈以及轉(zhuǎn)速觀測(cè)是實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)無(wú)機(jī)械傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制的關(guān)鍵，因此研究了通過(guò)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器

4、實(shí)現(xiàn)的定子磁鏈以及轉(zhuǎn)速觀測(cè)。由dq坐標(biāo)系下的永磁同步電機(jī)定子電流方程推導(dǎo)出定子磁鏈方程，這是實(shí)現(xiàn)精確觀測(cè)的重要前提；將含有定子磁鏈以及轉(zhuǎn)速的不確定項(xiàng)擴(kuò)張成為新的狀態(tài)變量，使用擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器實(shí)現(xiàn)定子磁鏈以及轉(zhuǎn)速的精確觀測(cè)，在此基礎(chǔ)上即可進(jìn)行永磁同步電機(jī)無(wú)機(jī)械傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制。仿真以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了控制策略的有效性。
　　 最后，介紹了自行研制的八軸運(yùn)動(dòng)控制卡的硬件設(shè)計(jì)、底層軟件封裝等工作；基于八軸運(yùn)動(dòng)控制卡搭建了電機(jī)伺服系統(tǒng)，并將其