基于擾動(dòng)觀測(cè)技術(shù)的永磁同步電機(jī)調(diào)速控制研究.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)、交流調(diào)速控制及其現(xiàn)代控制理論的快速發(fā)展，交流調(diào)速系統(tǒng)代替直流調(diào)速系統(tǒng)已是大勢(shì)所趨。永磁同步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、調(diào)速范圍寬、動(dòng)態(tài)性能好，控制精度高等優(yōu)點(diǎn)，在交流調(diào)速控制系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛。然而，永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)又是一個(gè)非線(xiàn)性、強(qiáng)耦合、多變量的復(fù)雜系統(tǒng)，加上外界環(huán)境中擾動(dòng)造成的影響，選擇控制策略的優(yōu)劣直接會(huì)影響到電機(jī)的控制性能，因而，針對(duì)永磁同步電機(jī)的控制算法的研究，國(guó)內(nèi)外學(xué)者和工程師們給予了越來(lái)

2、越多的關(guān)注。
　　本文以提高永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的擾動(dòng)抑制性能為目標(biāo)，針對(duì)面貼式永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的抗干擾問(wèn)題，致力于研究基于擾動(dòng)觀測(cè)技術(shù)的主動(dòng)抗干擾的控制方法，以提高調(diào)速系統(tǒng)的抗擾動(dòng)性能?；趯?duì)永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的研究分析基礎(chǔ)上，主要進(jìn)行了以下幾方面的研究:
　　(1)本文首先介紹永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制策略研究現(xiàn)狀，簡(jiǎn)單的分析了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外電機(jī)調(diào)速控制中幾種常用的控制算法。接著，在分析永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，研究

3、了永磁同步電機(jī)矢量控制方案。在介紹了擾動(dòng)觀測(cè)器的基本原理和設(shè)計(jì)方法以后，設(shè)計(jì)了擾動(dòng)觀測(cè)器，選擇工程上認(rèn)為較為復(fù)雜的正弦波信號(hào)、方波信號(hào)作為擾動(dòng)對(duì)其進(jìn)行研究分析。仿真結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的擾動(dòng)觀測(cè)器觀測(cè)性能優(yōu)異。
　　(2)針對(duì)永磁同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的非線(xiàn)性、強(qiáng)耦合、多干擾的問(wèn)題，提出了一種不依賴(lài)于準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型的擾動(dòng)觀測(cè)技術(shù)控制方法。首先將系統(tǒng)的內(nèi)擾（參數(shù)攝動(dòng)、模型不匹配等）和系統(tǒng)外擾（負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化等）一起看成系統(tǒng)的總干擾。然后通過(guò)

4、擾動(dòng)觀測(cè)器對(duì)系統(tǒng)的總擾動(dòng)進(jìn)行估計(jì)，在通過(guò)前饋補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行消除擾動(dòng)的影響。在實(shí)際工業(yè)控制中，考慮到電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化較大的問(wèn)題，提出一種基于慣量辨識(shí)的擾動(dòng)觀測(cè)技術(shù)，用來(lái)提高控制性能。仿真結(jié)果驗(yàn)證了該控制方法的有效性。
　　(3)盡管擾動(dòng)觀測(cè)器能夠?qū)ο到y(tǒng)的名義模型與實(shí)際模型的輸出差異，以及外部干擾激勵(lì)、內(nèi)部干擾等造成的擾動(dòng)進(jìn)行有效地抑制。然而，現(xiàn)有的擾動(dòng)觀測(cè)器控制系統(tǒng)的量測(cè)噪聲的抑制效果并不理想，甚至很多研究工作都是假設(shè)傳感器的量

5、測(cè)噪聲對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)的影響忽略不計(jì)。本文在已有的擾動(dòng)觀測(cè)器控制結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，通過(guò)增加對(duì)系統(tǒng)輸出反饋信號(hào)的補(bǔ)償，改進(jìn)了擾動(dòng)觀測(cè)器的控制結(jié)構(gòu)。當(dāng)存在外部干擾、傳感器的量測(cè)噪聲時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制器及系統(tǒng)輸出反饋及時(shí)補(bǔ)償。仿真結(jié)果表明，改進(jìn)型的擾動(dòng)觀測(cè)器能有效地提高抑制傳感器的量測(cè)噪聲的能力。
　　(4)時(shí)延無(wú)可避免的存在于永磁同步電機(jī)系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)中，時(shí)延的存在會(huì)引起相位延遲，降低閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于史密斯預(yù)估器可以有效地消除時(shí)延的影響，本文將史