永磁同步電機伺服系統自抗擾控制的研究.pdf

1、永磁同步電機用永磁體取代感應電機的勵磁繞組，具有結構體積小、重量輕，運行可靠、功率密度高等優點，目前，永磁同步電機在工業機器人、數控加工機床、軌道交通、航空等領域有著廣泛的應用。但永磁同步電機是一個高階、非線性、強耦合、時變的對象，在復雜的工業過程中還存在許多不確定的內外擾動，這將對PMSM的控制效果產生不利影響，制約著高性能伺服系統的發展及應用。本文從控制算法的角度，對提高PMSM伺服系統跟蹤性、魯棒性的方法進行了研究。
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2、文探討了永磁同步電機矢量控制框架下的轉速環、電流環自抗擾控制器(ADRC)的設計方法，結合轉速環、電流環和自抗擾控制器的特點，在轉速控制中，采用線性自抗擾控制器，轉速環的負載轉矩、粘滯摩擦等均被視為擾動項，并通過反饋控制律進行補償，實現轉速環的完全解耦控制，提升了永磁同步電機在加載時的轉速剛度;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用中存在的噪聲敏感問題，將電流環的反電勢項、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。
　　對于控制器參數整定部分，詳細推導了基于轉速環帶寬的線性自抗擾控制器參數整定方法，轉速環線性自抗擾控制器僅有一個參數需要調節;提供了基于對象時間尺度的電流環非線性自抗擾控制器參數整定方法，當獲得和對象匹配的一組參數后，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。在系統穩定性方面，采用描述函數法分析了不同控制器參數下的電流環非線性系統的穩定性，為控制器的初始

4、參數整定提供了依據;分析了并推導了保證轉速環穩定性的充要條件，即保證轉速環自抗擾控制器中的觀測器和線性控制律的穩定性。
　　對比分析了不同抗積分飽和算法的特點，結合自抗擾算法設計了抗積分飽和的自抗擾控制器，提高系統在異常工況下的可靠性;推導了基于自抗擾調速系統的位置環設計方法，簡化了位置環的設計;分析了死區效應對電流環的影響，并提出了一種結合擾動觀測器和PI的電流環設計方法，對反電勢擾動、交叉耦合和死區誤差電壓進行補償，減小了電機