基于自抗扰技术的永磁同步电机调速方法研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 12次 | 上传用户:ayin2
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永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,简称PMSM)因其体积小、效率高、可靠性高以及对环境适应能力强等优点而被广泛应用于工业生产等各个领域。PMSM是一种多变量、非线性、强耦合、时变的被控对象,因此解决系统的非线性性和不确定性成了PMSM控制的关键。本文采用了自抗扰控制技术(Auto/Active Disturbances Rejection Controller,简称ADRC),它继承了经典控制中“基于误差来消除误差”的思想精髓,是不依赖于被控对象精确数学模型的一种新型的控制方法。ADRC可以很好的解决系统的非线性和不确定性的问题,对系统的扰动具有很好的抗干扰能力,因此保证了系统的控制精度,具有良好的动、静态性能和鲁棒性。本文首先对交流伺服系统的发展以及交流电机经典的控制策略作了简单的介绍,提出了本文的研究内容。然后推导了PMSM在d-q轴坐标系下的数学模型,根据PMSM的数学模型,介绍了PMSM的矢量控制策略,并通过使id=0实现系统的解耦控制。接着介绍了ADRC的发展,分析了自抗扰控制器的各个组成部分(跟踪微分器、扩张状态观测器、状态反馈控制率以及扰动补偿)的结构与原理。针对永磁同步电机调速系统设计了自抗扰控制器和基于扩张状态观测器的比例控制器,并根据扩张状态观测器观测扰动的能力设计了速度观测器。利用MATLABsimulink软件对基于ADRC的各个调速系统进行仿真,并将仿真结果与矢量控制系统的控制效果进行比较。基于ADRC的调速系统的速度调节效果比矢量控制的调节效果更好;无论是在低速还是高速运转时,当系统的负载发生变化时,基于ADRC的调速系统都具有很好的抗干扰能力;速度观测器对系统速度有很好的跟踪能力,负载扰动对速度观测器的影响很小。仿真结果表明:在自抗扰控制器中,扩张状态观测器起到了观测系统扰动的作用,并通过扰动补偿环节减小扰动对系统的影响;基于ADRC的调速系统对负载扰动有很好的抗干扰能力,具有很好的动、静态性能和良好的鲁棒性。
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