王 帅,康尔良

(1.哈尔滨理工大学,哈尔滨150080;2.黑龙江省高校直驱传动系统创新中心,哈尔滨150080)

0 引 言

近年来,电动汽车、数控机床、多种武器随动及载人航天对电机控制系统的要求不断提高,另一方面,伴随处理器的性能迅速提高,先进的控制算法不断提出,交流伺服系统扮演着越来越重要的角色[1]。而永磁同步电机(以下简称PMSM)具有功率密度高、损耗低、易加工等特点[2],被越来越多地应用于伺服领域。因此,PMSM构成的伺服系统控制技术成为当今的研究热点。PMSM具有参数时变、强耦合、变非线性的特点[3],传统的PID控制器是“基于误差反馈来消除误差”的控制方法,能在一定程度上抑制常值扰动或者慢变扰动。然而若要整个系统达到对负载的突加扰动进行迅速、准确、微超调的动态响应,传统的PID控制器就无法满足了。

本文将自抗扰控制引入PMSM伺服系统转速环和电流环中,从控制结构上将转速和电流环中的PID控制器变为自抗扰控制器(以下简称ADRC),可以省去大量调配参数的时间,减小超调及消除稳态误差。在建立PMSM伺服系统数学模型的基础上,结合自抗扰控制技术理论设计出转速环一阶和电流环一阶ADRC,并进行相应的仿真研究与实验验证。

1 PMSM的数学模型

一般来说,通过对电机微分方程的研究来得出PMSM伺服系统的特性。当PMSM转子结构为表贴式时可得Ld=Lq=L,对该电机采取id=0矢量控制策略时,可得PMSM状态方程[4-6]:式中:ud,uq为电机d,q轴电压;L为电机同步电感;id,iq为电机d,q轴电流;ψf为转子磁链值;ω为电机转子电角速度;p为电机极对数;J为转子转动惯量;Rs为电机定子电阻;Te为电磁转矩;B为摩擦系数。……