基于扰动观测器的PMSM交流伺服系统低速控制

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1、万方数据第25卷第22期2005年11月中国电机工程学报Proceedings0ftheCSEEV0125No．22Nov2005@2005ChinSoctorElecE“g文章编号：0258—8013(2005)22叭25一05中图分类号：TM35l文献标识码：A学科分类号：47040基于扰动观测器的PMSM交流伺服系统低速控制高扬，杨明，(哈尔滨工业大学电气工程系．于泳，徐殿国黑龙江省哈尔滨市150001)DISTURBANCE0BSERVERBASEDLoWSPEEDCoNTROLoFPMSMSERV

2、oSYSTEM⋯‘GA0Yan＆YANGMing，YUYong，XUDian—guo(Dept．OfElectric“En西ne甜ng，HarbinInsntu忙ofTechIlology，Harbin15000l，Hellon萄iangProvince．china)ABSIRACI!Ihcdrawbacko±MTsampli“gmcthodatlowspeed】sdiscussedinthlspaper。whlch8ppearsinmostACser”DsystemAnadaptjvedisIurbanc

3、c0bserverispresented【oaoqulre】ns【Hntancousspeedlnformationa¨owsPccdAslmpleadaptivescllemejsderlvedusmgPopov’sh”erstabiliLythcoUThedisturbanceIoad幻‘queandtheinstamaneousspeeda【10wspee(1are0bservedinth。pmposedschcmeTh。proP。sedalgonthmneedsafewCPUresources．Si

4、mulatlonandexperImemalresulbdemons仃atethat山eproposcdmcthodcanjmpr。ve出eper如mlanceof出cservo5ys把mc伽lrasdng幻”admonalMTsampllngmethodatlowsPecdKEYWoRDS：PMSM；Adaptiveobserver：ACservO8ystem；Lowspeed∞m耐；Ins【mtaneous。peed摘要：针对交流伺服系统中通常采用的MT法测速在低速时存在的问题，采用了自适麻扰动测器以获

5、得低速卜的连续转速，井利片j波波大超稳定性理论给出了一种简单的自适应律。该方法能实时观测负载转矩扰动和低速时的连续速度变化，计算量小。仿真和实验结果表明，应用该方法在低速情况下较之传统MT法测速具肖良好的控制敛果。关键词：永磁同步电动机；自适应观测器；交流伺服系统：低速j卒制；连续速度1引言永磁同步电动机(PMsM)因其具有体积小、可靠性高、伺服性能优良等特点，在现代交流伺服系统中得到了广泛的应用”4】。低速性能是伺服系统件能的重要指标之一。高性能的永磁交流伺服系统为了具有较高的调速比．需要能稳定工作在较低

6、的基金项目：国家863高技术基金项日(2001AA423160)。TheNnclonalHjghTechnologyReseawhaDdDcvelopme呲ofchlnaf863Pmg阳mi础)(200lAA423160)转速下。通常高性能交流伺服系统采用码盘测速，码盘分绝对式和增量式两种，当考虑性价比时，增量式码盘更多地被使用。获得速度信号的方法多采用MT法”1j。然而在低速运行情况下(见图1)，尤其是当脉冲间隔时间远大于速度采样情J期时，使用传统测速方法造成的检测时问延迟很容易使控制器变得不稳定，因而很

7、难获得理想的速度响应特性和伺服性能。r]厂]：码盘脉冲广T_T_TTT_r1_T]—陌厂r邢tn电流环tL‘，k墨壁旦塑一R遮度环n采样周期图1低速时码盘脉冲与采样周期关系示意图Fig．1Rela旺Onbnween哪0derpuIseandcontmlperiodsatIowspeed为了解决低速时山丁速度检测时间延迟而产生的I述问题，许多连续速度检测方法被提出”’1”。文献[81中设计的扰动观测器结合了低通滤波器，但观测器需要的增益过大，很难在实际系统中得以应用。文献[9冲提出的连续速度观测器采用了类似插

8、值的方法增加采样周期之间的虚拟采样点，但状态向量中选取了噪声比较大的电流量，影响了在实际应用中的效果。为了获得低速下的连续转速，K妇和sul采用基于最优状态估计的卡尔曼滤波方法【1”J，Kweon和HvuⅡ又将卡尔曼滤波和参数自整定相结台以期获得更好的效果”“，但两种方法由于计算量较大而难于在实际系统巾使用。文献f121将神经网络应用于速度观测，但该方法需要离线训练神经网络权值且控制算法是建立在两项旋转坐标系下的