永磁同步电动机的自抗扰控制研究.pdf

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1、研究与开发永磁同步电动机的自抗扰控制研究段小丽张永平任一峰2(1．晋中学院机械学院，山西晋中030600；2．中北大学计算机与控制工程学院，太原030051)摘要为了解决永磁同步电动机(PMSM)低速时控制性能差的问题，提出了用自抗扰控制器代替永磁同步电动机控制系统速度控制环中的PI控制器。根据永磁同步电动机的强耦合性、非线性的特点，研究了直接转矩控制技术(DTC)和自抗扰控制(ADRC)技术，设计了基于ADRC-DTC的永磁同步电动机的控制系统，并构建了其仿真模型。仿真结果表明：在低速时，基于ADRC．DTC的永磁同步电动机的控制系统比基于PI．DTC的控制系统转速响应快且超调量小，转矩

2、脉动小，电流畸变小，有较好的鲁棒性。关键词：永磁同步电动机；直接转矩控制；自抗扰控制；仿真ResearchofActiveDisturbanceRejectionControlofPermanentMagnetSynchronousMotorDuanXiaoliiZhangYongpinglRen~feng2(1．SchoolofMechanical，JinZhongUniversity,Jinzhong，Shanxi030060；2．SchoolofComputerScienceandControlEngineering，NorthUniversityofChina，Taiyuan030

3、051)AbstractInordertosolvetheproblemofpoorcontrolperformanceofthepermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)atlowspeed，ADRCinsteadofPIcontrollerinspeedcontrolloopofthecontrolsystemofpermanentmagnetsynchronousmotorsystemisproposed．Accordingtothes~ongcouplingandnonlinearcharacteristicsofthePMSM，directtorq

4、uecontrolandactivedisturbancerejectioncontrolarediscussed，thecontrolsystemofPMSMbasedonADRC—DTCisdesignedandthesimulationmodelisconstructed．Thesimulationresultsshowthatatlowspeeds，permanentmagnetsynchronousmotorcontrolsystembasedonADRC-DTChassmallovershootandfastresponseofspeed，smalltorqueripplean

5、dsmallcurrentdistortion．Keywords：permanentmagnetsynchronousmotor：directtorquecontrol；activedisturbancerejectioncontrol：simulation永磁同步电动机具有效率高、转矩惯量小、易扰)，不需要精确的被控模型，目前已经在各个领域于控制等优点，在高性能伺服系统中得到了很广的得到了非常广泛的使用[2】。本文将PMSM的直接转应用。DTC是直接对转矩和磁链进行的控制，它省矩控制系统中的PI用ADRC代替，解决低速性能差去了矢量控制繁杂的坐标变化。20世纪90年代，的问题。通过仿真表

6、明，和PI．DTC的PMSM控制L．Zhong等人改造了异步电动机的直接转矩控制方系统相比较，基于ADRC—DTC的系统有更为优越的法，并成功用于PMSM中，现在已有了相关的研究动态性能。·和仿真，但是直接转矩控制的低速性能差，转速超1永磁同步电动机的直接转矩控制调大、转矩脉动大、电流畸变严重等【l】。20世纪70年代，中科院研究员韩京清提出了1．1PMSM的数学模型一种新的非线性控制器一白抗扰控制器。自抗扰控PMSM直接转矩控制采用的是定子磁场定向控制器吸收了PI控制的优点和现代控制理论的优势，制方式，对PMSM的磁链和转矩进行直接控制，根它直接观测并补偿控制系统的总扰动(内扰和外据d—

7、q坐标系下PMSM的数学模型，可得到PMSMI2015年第5期电l

8、l技肃l59研究与开发的直接转矩方程]：：re=1．5pn(~diq一q／d)通过转矩调节器的输出和磁链调节器的输出2g／fLqsinfi-I~s[(Lq—Ld)sin261选择合适的开关矢量，达到控制PMSM的目的。采用隐极式永磁同步电动机，Ld=Lq。2PMSM的ADRC．DTC的控制系统设计则=}lIfsin6二Lfd自抗扰控制器由3部分组成：跟踪