交流伺服系统负载扰动补偿控制

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1、第49卷第4期电力电子技术Vo1．49，No．42015年4月PowerElectronicsApril2015交流伺服系统负载扰动补偿控制付霞，王文格，胡旭，张鹏(湖南大学，机械与运载工程学院，湖南长沙410082)摘要：针对未知负载扰动对伺服系统动态性能的影响，提出一种基于降阶扩展卡尔曼滤波器(EKF)的负载转矩在线辨识及补偿方法。根据交流永磁同步电机(PMSM)机械运动方程，建立了负载转矩辨识数学模型，研究了在同一组PID参数控制下，负载转矩补偿前后系统位置误差的变化。仿真与实验结果均表明，所提出的降阶EKF能有效辨识负载转矩，采用转矩补偿控制后，明显减

2、小了系统中由于负载扰动引起的位置误差，提高了系统的抗负载干扰能力。关键词：滤波器；在线辨识；负载转矩；补偿中图分类号：TN713文献标识码：A文章编号：1000—100X(2015)04—0078—03LoadDisturbanceCompensationControlforACServoSystemFUXia，WANGWen—ge，HUXu，ZHANGPeng(HunanUniversity，Changsha410082，China)Abstract：Theunknownloaddisturbancewillafectthedynamicperformanc

3、eofservosystem．Amethodofloadtorqueonhneidentificationandcompensationbasedonreduced—orderextendedKalmanfilter(EKF)isadoptedtosolvethisproblem．Acorddingtopermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)mechanicalmotionequation，theloadtorqueidentifi—cationmathematicalmodelisestablished．Underthesa

4、mesetofPIDparameters，thechangeofpositionerrisstudiedbeforeandaftertheloadtorquecompensation．Thesimulationandexperimentalresultsshowthatthereduced-orderEKFcanestimatetheloadtorqueefectively，andthecompensationcalreducethepositionerrobviouslyandimprovethesystemabilityofresistingloaddis

5、turbance．Keywords：filter；onhneidentification；loadtorque；compensationFoundationProject：SuppoaedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．51075137)1引言以辨识的问题。相对于滑模控制，卡尔曼滤波对测量误差和外部干扰的抑制能力较强。但由于高阶高性能交流伺服系统要求具备良好的静态和数学模型的影响，计算量较大，难以在实际工业系动态性能【”。在实际应用中，负载转矩突变会对系统中应用。统运行状态造成影响。负载转矩是一个难以直

6、接为简化算法和提高伺服系统性能，在此提出测量的非电物理量【。需要对其进行在线辨识。文一种较简单的降阶EKF来辨识负载转矩，并将辨献【31研究了基于电机运动方程的Luenberger降阶识到的负载转矩引入电流调节器进行动态补偿，观测器。它是将电机转速和负载作为观测对象，并最终实现较好的跟随性能。该方法调节参数少，计将观测到的负载转矩作为前馈补偿，以改善系统算量小，易于实现。的动态响应性能．但Luenberger降阶观测器计算量大，参数不易选择。文献【4]采用变结构控制设2扩展卡尔曼滤波基本原理计了滑模观测器，该控制方法能有效抑制负载转EKF是由一系列递归数学公式

7、描述的，适用矩突变对转速的影响。但其本质上的不连续开关于非线性系统的最优状态估计器。它有非常好的控制，会引起系统抖动。文献【5】将卡尔曼滤波应滤波性能，在系统噪声和测量噪声已知的情况下，用于伺服电机控制系统。解决了电机负载转矩难建立信号的数学模型，通过卡尔曼滤波，能较好地恢复出原始信号。基金项目：国家自然科学基金(51075137)非线性系统模型和离散测量方程为：定稿日期：2014—06—03+1-f(xk，H)+t￡7，Y=^(．)+(1)作者简介：付霞(1989一)，女，甘肃武威人，硕士研究生，式中，uk)和(机)为非线性函数；瓤+I’分别为1，tI研究方

8、向为机电一体化。时刻的状态向量；为时刻