基于自抗擾控制器的永磁同步電機伺服系統(tǒng)控制策略的研究及實現(xiàn).pdf

1、永磁同步電機具有功率因數(shù)高、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、價格合適等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機床領(lǐng)域，然而永磁同步電機是一個非線性、強耦合、參數(shù)攝動的多變量系統(tǒng)，對于伺服系統(tǒng)控制策略要求較高。自抗擾控制器是一種新型的非線性控制器，由非線性跟蹤微分器、擴張狀態(tài)觀測器以及非線性誤差反饋控制律組成，綜合了經(jīng)典PID控制器不依賴于控制對象具體模型的優(yōu)點以及現(xiàn)代控制理論的設(shè)計方法。本論文將自抗擾控制器引入永磁同步電機伺服系統(tǒng)控制策略，能夠有效提高控制系統(tǒng)動靜態(tài)性

2、能以及抗擾動能力。
　　 首先，研究了基于自抗擾控制器的永磁同步電機矢量控制策略。對于dq坐標(biāo)系下的永磁同步電機數(shù)學(xué)模型進行分析，從而得出系統(tǒng)中存在非線性、強耦合、參數(shù)攝動等擾動因素的本質(zhì)原因；在此基礎(chǔ)上設(shè)計基于自抗擾控制器的永磁同步電機矢量控制策略，即可實時觀測出上述擾動因素并進行補償控制。仿真以及實驗驗證了控制策略的有效性。
　　 其次，將擴張狀態(tài)觀測器和非線性跟蹤微分器引入永磁同步電機無機械傳感器矢量控制。由于αβ

3、坐標(biāo)系下的永磁同步電機模型中含有轉(zhuǎn)子位置以及轉(zhuǎn)速信息的不確定項結(jié)構(gòu)簡單，因此選擇αβ坐標(biāo)系下的電機模型作為研究對象；將模型中含有轉(zhuǎn)子位置以及轉(zhuǎn)速的不確定項擴張成為新的狀態(tài)變量，應(yīng)用擴張狀態(tài)觀測器和非線性跟蹤微分器進行精確估計，在此基礎(chǔ)上即可實現(xiàn)永磁同步電機無機械傳感器矢量控制。仿真以及實驗驗證了控制策略的有效性。
　　 然后，考慮到定子磁鏈以及轉(zhuǎn)速觀測是實現(xiàn)永磁同步電機無機械傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制的關(guān)鍵，因此研究了通過擴張狀態(tài)觀測器

4、實現(xiàn)的定子磁鏈以及轉(zhuǎn)速觀測。由dq坐標(biāo)系下的永磁同步電機定子電流方程推導(dǎo)出定子磁鏈方程，這是實現(xiàn)精確觀測的重要前提；將含有定子磁鏈以及轉(zhuǎn)速的不確定項擴張成為新的狀態(tài)變量，使用擴張狀態(tài)觀測器實現(xiàn)定子磁鏈以及轉(zhuǎn)速的精確觀測，在此基礎(chǔ)上即可進行永磁同步電機無機械傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制。仿真以及實驗驗證了控制策略的有效性。
　　 最后，介紹了自行研制的八軸運動控制卡的硬件設(shè)計、底層軟件封裝等工作；基于八軸運動控制卡搭建了電機伺服系統(tǒng)，并將其