ADRC在电机控制中的应用0海底电缆

ADRC在电机控制中的应用

ADRC在电机控制中的应用 1、直流电机控制 直流电机具有调速范围广、控制精度高、控制简单等优点，广泛用于工业生产中。在传统的直流传动控制系统中采用速度环、电流环的控制模式，双环控制器一般都使用PI控制，该方法虽能满足一般的控制要求，但PI控制存在积分环节，电机在运行中难免产生超调，又由于电机内部参数和工作环境的外部干扰的存在，所以使用PI控制降低了调速系统的工作性能。利用自抗扰控制器的工作原理，根据直流电机的数学模型，设计扩张状态观测器，其输出Z1(t)、Z2t)为给定电机速度ω、ω1的估计值，并作为速度调节器的输入，Z3（t）为系统扰动项的估计值与速度调节器的输出进行比较，由于Z3(t)对系统的扰动项进行了前馈补偿，避免了电机不确定参数变化对系统的影响，提高了系统对外界负载扰动和系统内部参数变化的鲁棒性。2、交流电机控制 交流电机控制作为复杂的调速系统，具有非线性、强耦合、多变量等一系列问题，在众多的控制方法中部有务有务的优缺点，但并没有完美的解决交流电机控制这类复杂的非线性系统的控制问题。可以将自抗扰控制器应用于异步电动机的矢量控制系统，把异步电机的磁链环、转速环之间的相互耦合作用以及由电机内部参数变化产生的扰动部门为系统的“总扰动”，设计出自抗扰控制器，最终实现解耦控制。该自抗扰控制器的移体思路是设计一个二阶自n抗扰控制器控制转子的磁链系统和两个串联的一阶自抗扰控制器分别控制系统的转速和系统q轴定子电流，通过扩张状态观测器实时观测到的扰动，使系统成为完全独立的两个子系统：磁链系统和转速系统，从而实现了异步电机的解耦控制和线性化，提高控制系统的鲁棒性，整定完参数后的自抗扰控制器对交流电机的非线性系统具有较好的控制性能。（3）永磁无刷直流电机控制 水磁无刎直流电机(PMBLDCM)是随着现代电力电子技术和计算机技术的发展而迅速得到广泛的应用，无刷直流电机既具有交流电机结构简单、运行可靠、维护方便，又具备直流电机运行效率高、调速性能好等优点，但BLDCM也是一种多变量、非线性的系统，要得到准确的数学模型比较困难。无刷直流电机的控制虽然可以采用自适应控制、模糊控制和神经网络控制等多种控制策略，世是模糊自适应控制对负载的变化特敏感，控制效果不够理想；神经网络控制则需要高性能的微处理器，应件实现比较困难。根据自抗扰控制器的非线性控制、超调低、抗干扰能力强、控制算法简单等特点，可以对无刷直流电机进行控制，以三相桥式 Y接法的无刷直流电机为例，建立BLDCM的数学模型，由于电机的转速、电流调速系统均可以近似简化为一阶的线性对象，可以设计两个一阶ADRC控制器分别控制其转速和电流，ADRC中对应的ES0的设计应该为二阶的，用Z1(t）来估计转速和电流、Z2(t)来估计转速子系统和电流子系统中存在的扰动，其控制方案如图2所示。 ADRC2和∑1组成系统内环，ADRC1和∑2组成系统外环，内环为电流子系统，外环为转速子系统。转速给定信号与转速反馈信号比较后，送入速度调节器(ADRC1)，速度调节器的输出i与电流反馈信号比较后，送入电流调节器(ADRC2)，输出占空比信号u控制定子绕组的相电流，伎逆变器输出的电流跟随给定电流的变化，从而达到控制电机的转速。该实验表明自抗扰控制器对无刷直流电机参数变化具有较好的鲁棒性，解决了水磁无刷直流电机的非线性、多变量的控制问题，使系统具有较好的动态响应性能。3、结论 本论文介绍了自抗扰控制器的工作原理，并分析了自抗扰控制器在常用电机控制领域的相关应用，实验证明了只要整定好自抗扰控制器的参数，控制系统就能获得较好的鲁棒性和动态性能。

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李晓棠