左月飞　张　捷　刘　闯　张　涛

(南京航空航天大学自动化学院　南京　210016)

基于自抗扰控制的永磁同步电机位置伺服系统一体化设计

左月飞张捷刘闯张涛

(南京航空航天大学自动化学院南京210016)

摘要为解决位置环采用常规二阶自抗扰控制(ADRC)的永磁同步电机伺服系统中速度不可控的问题，提出一种位置、速度控制器一体化设计方法。首先，分析了常规二阶ADRC位置控制的设计方法以及存在的问题；其次，借鉴滑模控制的一体化设计思想，综合设计系统的外环控制器，采用偏差反馈的算法对转速进行限幅，实现了四段式位置伺服控制，从而解决了常规二阶ADRC中速度不可控的问题。所提方法在最高转速进行限幅的基础上，能够实现电机的最速位置定位，而且对不同的位置给定和不同的转速限幅条件均适用。仿真和实验结果验证了其有效性与可行性。

关键词：自抗扰控制永磁同步电机位置伺服系统一体化设计

0引言

在雷达、电动舵机、机器人等伺服应用场合，永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)以其高功率密度、高转矩/惯量比和高效率等优点逐渐成为主流之选。传统的PMSM位置伺服系统大多采用三环线性结构，由外至内分别为位置环、转速环和电流环，其中位置环大多采用P控制器，转速环和电流环大多采用PI控制器[1]。而PMSM是一典型的多变量、强耦合、时变的非线性控制对象，因此传统的线性PID控制难以满足高性能的要求。近年来，随着永磁同步电机非线性控制理论的发展，多种先进的复杂控制策略(如非线性PID[2]、自适应控制[3，4]、滑模变结构控制[5，6]、时间最优控制[7]和智能控制[8，9]等)被应用于PMSM伺服系统中。……