自抗擾控制策略在永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、永磁同步電動(dòng)機(jī)(PMSM)以其效率高、功率密度大和轉(zhuǎn)矩/慣量比大等優(yōu)點(diǎn)，在中小容量的伺服系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)無(wú)速度傳感器PMSM伺服系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子速度和位置估計(jì)、速度跟蹤控制、位置跟蹤控制和摩擦補(bǔ)償?shù)汝P(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，提出了一種新穎的無(wú)速度傳感器PMSM位置伺服系統(tǒng)控制方案。 深入研究分析了PMSM矢量控制理論，提出了一種基于自抗擾控制策略的PMSM轉(zhuǎn)子速度和位置估計(jì)方法。將轉(zhuǎn)子速度和d軸電流對(duì)q軸電流環(huán)的耦合作用，

2、視為q軸電流環(huán)的擾動(dòng)量，通過(guò)自抗擾控制器將這個(gè)擾動(dòng)量觀測(cè)出來(lái)，再?gòu)挠^測(cè)出的擾動(dòng)量中提取出轉(zhuǎn)子速度的信息，進(jìn)而估計(jì)出轉(zhuǎn)子速度和位置。仿真和實(shí)驗(yàn)表明，在從0r/min到2000r/min的調(diào)速范圍內(nèi)，均能準(zhǔn)確的估計(jì)出轉(zhuǎn)速，并且對(duì)負(fù)載擾動(dòng)具有很強(qiáng)的魯棒性。 為了抑制負(fù)載、摩擦力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的變化對(duì)PMSM伺服系統(tǒng)的影響，本文將以上參數(shù)的變化視為伺服系統(tǒng)速度環(huán)的擾動(dòng)量，推導(dǎo)出速度環(huán)自抗擾控制的數(shù)學(xué)模型，提出了PMSM伺服系統(tǒng)速度跟蹤控制

3、的自抗擾控制策略。仿真表明，在從0r/min到2000r/min的調(diào)速范圍內(nèi)，均能很好的抑制負(fù)載和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的響，并且對(duì)摩擦力矩給與有效補(bǔ)償，克服了伺服系統(tǒng)速度跟蹤中的“死區(qū)”現(xiàn)象和位置跟蹤中的“平頂”現(xiàn)象。 針對(duì)PMSM位置伺服系統(tǒng)對(duì)定位的快速性、準(zhǔn)確性和無(wú)超調(diào)的要求，以及系統(tǒng)魯棒性的要求，提出了PMSM伺服系統(tǒng)位置跟蹤自抗擾控制器。通過(guò)跟蹤一微分器為位置給定信號(hào)提供一個(gè)過(guò)渡過(guò)程，克服了響應(yīng)速度和超調(diào)之間的矛盾，使得系統(tǒng)響應(yīng)快且

4、沒(méi)有超調(diào)；通過(guò)擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測(cè)器將位置環(huán)的擾動(dòng)量觀測(cè)出來(lái)并加以前饋補(bǔ)償，提高了系統(tǒng)的魯棒性。仿真表明，當(dāng)轉(zhuǎn)子位置給定信號(hào)分別為100rad和0.1sin(2πt)rad時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差分別為0.033rad和0.00038rad，控制精度較高，并且對(duì)負(fù)載擾動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和定子電阻的變化具有很強(qiáng)的魯棒性。 在上述工作的基礎(chǔ)上，研發(fā)了一套基于TMS320LF2407A DSP的高性能PMSM交流伺服系統(tǒng)，并開(kāi)發(fā)了基于CAN總線的上位機(jī)監(jiān)