采用自抗扰控制器的汽车起动电机测试系统*

张墩利1,周国栋1,2

(1. 湖南广播电视大学 机电工程系，湖南 长沙410004；

2. 中南大学 机电工程学院，湖南 长沙410083)

摘要：汽车起动电机测试过程要求精度高、速度快，目前使用的PID调节效果差，其调节速度和超调量指标难以同时达到。采用自抗扰控制策略，利用扩张状态观测器估计出系统扰动量并给予实时补偿，通过抑制扰动而实现自抗扰控制，成功实现了电流和转速的双环解耦控制。采用工控机为核心搭建测试系统试验平台。验证结果表明，自抗扰控制起动机测试系统能同时保证快速和超调两个量的高品质，具有广泛的应用前景。

关键词：直流电机； 自抗扰控制； 解耦控制

基金项目:* 湖南省科技厅工业支撑项目(2014GK3054)；湖南省教育厅资助项目(15C0930)

通讯作者:周国栋

中图分类号：TM 306文献标志码： A

收稿日期：2015-04-22

A Starter Performance Testing System with

Active-Disturbance Rejection Controller

ZHANGDunli1,ZHOUGuodong1,2

(1. Department of Mechanical and Electrical Engineering, Hunan Radio and TV University,

Changsha 410004, China; 2.College of Mechanical and Electrical Engineering, Central

South University, Changsha 410083, China)

Abstract：The process of starter performance test requires high precision and fast speed, but the effect of PID controller is poor. Both of regulating speed and overshoot are difficult to achieve. In this paper, current and speed decoupling control was realized by applying active disturbance rejection control(ADRC), which used the extended state observer(ESO) to observe and compensate the action of the entire uncertain disturbance. The test bench was built with IPC and data acquisition card. Experiments results showed that the testing system with ADRC had better performances than the past, which had a broad prospect of application.

Key words： DC motor; active disturbance rejection control(ADRC); decoupling control

0引言

汽车起动机是用于带动发动机运转的一种直流电机。出厂前的性能测试是质量保证的重要环节。其测试过程是将电机转速和电流调整到设定值，然后判断输出力矩是否合格。测试的难点是短时间内电流要迅速上升至额定值(约100A)且不允许超调过大，否则电机发热过大将导致电机烧坏。因此，测试过程要求时间短(不超过2s)、精度高(恒流、恒速精度±1%)，对控制系统的调节能力要求很高。国内当前的控制律主要采用PID或其改进算法，实际应用表明其控制效果不好，原因之一是测试过程中的各种干扰(负载扰动、摩擦力扰动、纹波推力扰动等)严重影响系统测试精度和速度，其二是对于双输入双输出系统，PID很难实现电流和转速的解耦控制。……