永磁同步電機伺服系統(tǒng)自抗擾控制的研究.pdf

1、永磁同步電機用永磁體取代感應(yīng)電機的勵磁繞組，具有結(jié)構(gòu)體積小、重量輕，運行可靠、功率密度高等優(yōu)點，目前，永磁同步電機在工業(yè)機器人、數(shù)控加工機床、軌道交通、航空等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但永磁同步電機是一個高階、非線性、強耦合、時變的對象，在復(fù)雜的工業(yè)過程中還存在許多不確定的內(nèi)外擾動，這將對PMSM的控制效果產(chǎn)生不利影響，制約著高性能伺服系統(tǒng)的發(fā)展及應(yīng)用。本文從控制算法的角度，對提高PMSM伺服系統(tǒng)跟蹤性、魯棒性的方法進行了研究。
　　本

2、文探討了永磁同步電機矢量控制框架下的轉(zhuǎn)速環(huán)、電流環(huán)自抗擾控制器(ADRC)的設(shè)計方法，結(jié)合轉(zhuǎn)速環(huán)、電流環(huán)和自抗擾控制器的特點，在轉(zhuǎn)速控制中，采用線性自抗擾控制器，轉(zhuǎn)速環(huán)的負載轉(zhuǎn)矩、粘滯摩擦等均被視為擾動項，并通過反饋控制律進行補償，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速環(huán)的完全解耦控制，提升了永磁同步電機在加載時的轉(zhuǎn)速剛度;在電流控制中，采用非線性自抗擾控制器，消除線性自抗擾控制器在大帶寬應(yīng)用中存在的噪聲敏感問題，將電流環(huán)的反電勢項、交叉耦合、定子電阻壓降等視為擾動

3、項并進行補償，提高了電流的跟蹤精度、減小了相電流諧波畸變。
　　對于控制器參數(shù)整定部分，詳細推導(dǎo)了基于轉(zhuǎn)速環(huán)帶寬的線性自抗擾控制器參數(shù)整定方法，轉(zhuǎn)速環(huán)線性自抗擾控制器僅有一個參數(shù)需要調(diào)節(jié);提供了基于對象時間尺度的電流環(huán)非線性自抗擾控制器參數(shù)整定方法，當獲得和對象匹配的一組參數(shù)后，只需其它對象的時間尺度即可得到和其它對象匹配的控制器參數(shù)。在系統(tǒng)穩(wěn)定性方面，采用描述函數(shù)法分析了不同控制器參數(shù)下的電流環(huán)非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為控制器的初始

4、參數(shù)整定提供了依據(jù);分析了并推導(dǎo)了保證轉(zhuǎn)速環(huán)穩(wěn)定性的充要條件，即保證轉(zhuǎn)速環(huán)自抗擾控制器中的觀測器和線性控制律的穩(wěn)定性。
　　對比分析了不同抗積分飽和算法的特點，結(jié)合自抗擾算法設(shè)計了抗積分飽和的自抗擾控制器，提高系統(tǒng)在異常工況下的可靠性;推導(dǎo)了基于自抗擾調(diào)速系統(tǒng)的位置環(huán)設(shè)計方法，簡化了位置環(huán)的設(shè)計;分析了死區(qū)效應(yīng)對電流環(huán)的影響，并提出了一種結(jié)合擾動觀測器和PI的電流環(huán)設(shè)計方法，對反電勢擾動、交叉耦合和死區(qū)誤差電壓進行補償，減小了電機