基于自抗擾技術的永磁同步電機調速方法研究.pdf

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

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)展以及交流電機經典的控制策略作了簡單的介紹,提出了本文的研究內容。然后推導了PMSM在d-q軸坐標系下的數(shù)學模型,根據(jù)PMSM的數(shù)學模型,介紹了PMSM的矢量控

3、制策略,并通過使id=0實現(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、擴張狀態(tài)觀測器、狀態(tài)反饋控制率以及擾動補償)的結構與原理。針對永磁同步電機調速系統(tǒng)設計了自抗擾控制器和基于擴張狀態(tài)觀測器的比例控制器,并根據(jù)擴張狀態(tài)觀測器觀測擾動的能力設計了速度觀測器。利用MATLAB＼simulink軟件對基于ADRC的各個調速系統(tǒng)進行仿真,并將仿真結果與矢量控制系統(tǒng)的控制效果進行比較?；贏DRC的調

4、速系統(tǒng)的速度調節(jié)效果比矢量控制的調節(jié)效果更好；無論是在低速還是高速運轉時,當系統(tǒng)的負載發(fā)生變化時,基于ADRC的調速系統(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,負載擾動對速度觀測器的影響很小。
　　 仿真結果表明:在自抗擾控制器中,擴張狀態(tài)觀測器起到了觀測系統(tǒng)擾動的作用,并通過擾動補償環(huán)節(jié)減小擾動對系統(tǒng)的影響；基于ADRC的調速系統(tǒng)對負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。