直接驱动系统中力矩扰动的抑制

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1、第16卷第4期哈尔滨理工大学学报Vol.16No.42011年8月JOURNALOFHARBINUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYAug．2011直接驱动系统中力矩扰动的抑制1，2，31，21，2，3，4李锦英，付承毓，于伟(1．中国科学院光电技术研究所，四川成都610209;2．中国科学院光束控制重点实验室，四川成都610209;3．中国科学院研究生院，北京100049;4．徐州空军学院，徐州221000)摘要:针对直接驱动系统中转速容易受各种力矩扰动的影响，建立了电流、速度双闭环仿真系统，设计了速度环的自抗扰控制器．并加入

2、了LuGre摩擦力矩、负载扰动力矩和电机波动力矩．仿真结果显示，自抗扰控制器比传统的PI算法有更好的扰动抑制能力．在有突加扰动力矩的情况下，转速恢复到设定值的时间仅为PI算法的5%;在速度过零点时，也能很好的补偿摩擦力矩的作用．对不同形式的速度信号，ADRC都显示了更好的动静态特性．关键词:自抗扰控制;扩张状态观测器;力矩扰动;LuGre摩擦模型中图分类号:TM341文献标志码:A文章编号:1007－2683(2011)04－0078－04RejectionoftorquedisturbanceinDirectDriveSystem1，2，31，21，2，

3、3，4LIJin-ying，FUCheng-yu，YUWei(1．InstituteofOpticsandElectronics，ChineseAcademyofSciences，Chengdu610209，China;2．KeyLaboratoryofBeamControl，ChineseAcademyofSciences，Chengdu610209，China;3．GraduateSchoolofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China;4．XuzhouAirForceCollege，Xuzhou2210

4、00，China)Abstract:Inordertosolvetheinfluenceofvarioustorquedisturbancesindirectdrivesystems，asimulationin-cludingspeedandcurrentclosed-loopswasbuilt，andanactivedisturbancerejectioncontroller(ADRC)inspeedloopwasdesigned．LuGrefrictionmodel，loadtorquedisturbanceandfluctuationwerecomb

5、ined．SimulationsshowthatADRChasbetterdisturbancerejectionthantraditionalPIalgorithms．Inthecaseofanaccidentaldisturbance，therecoverytimeofADRCisonly5%ofPI．ThefrictiontorquewasmostlycompensatedforbyADRC，evenwhenthespeedgotthroughzero．Fordifferentformsofspeedsignals，ADRCshowsbetterst

6、aticanddynamiccharacteristics．Keywords:activedisturbancerejectioncontroller;extendedstateobserver;torquedisturbance;LuGremodel随着现代控制理论的发展，观测器在抑制力矩［2－5］0引言扰动方面得到应用了．但这些观测器对系统的先验知识要求较高，有的需要在对象模型已知的条直接驱动系统一般采用力矩电机直接驱动．具件下设计;有的需要对扰动的模型参数进行估计．而有力矩系数大、过载能力强、响应时间快的特点．但这些参数往往不能精确得到或者实时变化的

7、，使得由于取消了齿轮，电机本身的力矩波动会直接传递这些控制方法在实际应用中受到了限制．到负载上，负载所受的干扰力矩也会直接反映到电而自抗扰控制器完全独立于被控对象具体的数［1－2］机主轴上．所以直接驱动系统中对干扰力矩的学模型和扰动模型．对被控对象进行大致描述的近抑制非常重要．似模型再加一些极端形式的扰动模型来代表被控对收稿日期:2010－08－15作者简介:李锦英(1984—)，男，博士研究生，E-mail:jyliok@gmail．com．第4期李锦英等:直接驱动系统中力矩扰动的抑制79象，进行计算机数值仿真所得的结果，完全可以直接速度闭环，以提高系统

8、抗干扰的能力．电流环采用简［6－7］应用于实际对象上．自抗扰控制在