利用扩张状态观测器交流永磁同步电机控制

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1、万方数据第30卷第5期·810·电子测量与仪器学报joURNALoFElECTRONICMEAsUREMENTANDlNsTRUMENTATIoN％f．30Ⅳo．52016年5月DOI：10．13382／j．jemi．2016．05。019利用扩张状态观测器的交流永磁同步电机控制杨晓霞王帅邓永停张(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所斌李玉霞长春130033)摘要：为了提高交流永磁同步电机控制系统的控制品质，保证系统在内外各种扰动的影响下仍能保持快速、无超调、高精度的控制品质，提出了一种改进的控制方式。首先，根据电机模型的特点，分析了影响系统控制品质的因素

2、，包括电流环的动态耦合、速度环的未知扰动等。然后，在介绍扩张状态观测器的原理及功能的基础上，设计了三个扩张状态观测器分别估计速度环和电流环的总扰动，进而设计出具有扰动前馈补偿和误差反馈律相结合的复合控制器。最后仿真和实验均证明了改进的控制策略的有效性。实验结果表明，使用同一组控制器参数，改进的控制策略能够同时实现高低速的高品质动态响应。设定速度为600r／min时，与传统PI控制器相比，调节时间从0．54s缩短为o．09s，速度稳态误差RMs值从2．2r／min降为1．6r／min；设定速度为o．0lr／min时，改进的控制策略仍能够保持电机平稳运行，且位置

3、误差在±1码。该控制策略能够满足交流永磁同步电机高精度控制的要求。关键词：交流永磁同步电机；扩张状态观测器；动态解耦；扰动抑制中图分类号：TM35l；TP273．2文献标识码：A国家标准学科分类代码：510．40PMSMcontrolllsingextendedstateobserVerYangXiaoxiaWangShuaiDeng(changchunInstituteof0ptics，FineMechanicsandPhysics，Yon昏ingZhangBinLiYuxiaChineseAcademyofSciences，Changchun130033

4、，China)Abstract：InordertoimproVethecontrolqualityoftheACpe删anentmagnetsynchronousmotorsystem，guaranteethesystemcanstillmaintainfast，no—overshoot，highprecisionqualitiesundertheinnuenceofvariousintemaLlandextemaldisturbances，amodi6edcontrolmethodisproposed．Accordingtothecharacteristi

5、csof出emotormodel，thefactorsinnuencingthecontrolqualityofthesystemare6rstanalyzed，whichincludethedynamiccouplingofthecuⅡentloop，theunknowndisturbanceofthespeed100p，etc．Then，afterintroducingtheprincipleandfhnctionoftheextendedstateobserver，threeobsen7ersaredesignedrespectivelytoestim

6、atethetotaldisturbanceofthecuITent100pandthespeedloop，andthenacompositecontr011awispmposed，whichusestheeITorfbedbackcontIDlalgorithmeombiningwiththedisturbancefeedforwardcompensation．FinaUy，thesimulationandtheexpe而mentprovetheefkctivenessoftheproposedcontmlstrategy．Theexperimentres

7、ultsshowthatthemodi6edcontrollawcanachievehighqualitydynamicresponseunderbothhighandlowspeedusingthesamesetofcontrollerparameters．Whenthesettingspeedis600r／min，comparedwiththetraditionalPIcontmller，theaccommodationtimeisreducedfrom0．54st00．09s，theRMSofthesteadyspeede『rorisreducedfr

8、om2．2r／minto1．6r／min．Whent