基于自抗擾控制的永磁直流電機調(diào)速系統(tǒng)及其無速度傳感器方案研究.pdf

1、直流電動機具有良好的調(diào)速特性、較高的起制動轉(zhuǎn)矩和過載能力等一系列優(yōu)點，因此一直在傳動領(lǐng)域中占據(jù)著重要地位。在調(diào)速系統(tǒng)運行過程中，電機的電樞電阻、電樞電感、負載都可能隨著工況不同而發(fā)生改變，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。傳統(tǒng)的PI控制對擾動有一定的抑制作用，但對幅值大、變化快的干擾無能為力。本課題研究由永磁直流電機組成的直流調(diào)速系統(tǒng)的自抗擾控制(ActiveDisturbance Rejected Control，ADRC)方法，對提高系統(tǒng)抗干擾能力

2、及動態(tài)響應(yīng)的快速性都具有重要意義。
　　本文在閱讀了大量文獻的基礎(chǔ)上，以用于逆變焊機氣保焊中的永磁直流電機調(diào)速系統(tǒng)為例，對基于擴張狀態(tài)觀測器(Extended State Observer, ESO)的ADRC控制方案進行了詳細地研究。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)首先介紹了永磁直流電機的基本運行原理、結(jié)構(gòu)特征、數(shù)學模型及其控制方案。
　　(2)詳細討論了ESO的基本工作原理及其特點。對線性擴張狀態(tài)觀測器(Linear

3、 Extended State Observer, LESO)的設(shè)計方案尤其是參數(shù)的確定方法進行了深入地探討。然后，針對直流傳動系統(tǒng)設(shè)計了一個二階LESO，從而獲得了速度環(huán)總擾動的估計信息。
　　(3)以永磁直流伺服電機組成的調(diào)速系統(tǒng)為例，根據(jù)LESO所觀測到擾動的信息，設(shè)計了基于ADRC的直流調(diào)速系統(tǒng)?？紤]到ADRC可能存在的問題，文中還介紹了使用跟蹤微分器(Tracking Differentiator, TD)的解決方案。樣

4、機的仿真結(jié)果驗證了該方案的有效性。
　　(4)鑒于直流電機的電樞電流包含換向信息，而換向信息可以被作為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信息加以利用，從而取代用于檢測轉(zhuǎn)子位置的光電編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器，實現(xiàn)無機械位置傳感器的控制方案。本文提出了一種基于電樞電流換向信息的新穎的無速度傳感器測速方案?？紤]到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與電樞電流對于該方案實現(xiàn)過程中所涉及到的諸多問題，文中提出了相應(yīng)的解決方案，并制作了樣機，驗證了方案的有效性，為最終實現(xiàn)無速度傳感器的調(diào)速系統(tǒng)奠定基