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1、基于自抗擾和分?jǐn)?shù)階PD控制的永磁同步電機(jī)伺服控制策略研究楊嘉偉2015年1月中圖分類號(hào)：TQ028.1UDC分類號(hào)：540基于自抗擾和分?jǐn)?shù)階PD控制的永磁同步電機(jī)伺服控制策略研究作者姓名楊嘉偉學(xué)院名稱自動(dòng)化學(xué)院指導(dǎo)教師廖曉鐘教授答辯委員會(huì)主席劉向東教授申請(qǐng)學(xué)位工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)控制科學(xué)與工程學(xué)位授予單位北京理工大學(xué)論文答辯日期2015年1月PMSMservocontrolstrategybasedonADRCandfractionalorderPDcontrolCandidateName：JiaweiYangSchoolorDepartment:SchoolofAutomationF
2、acultyMentor:Prof.XiaozhongLiaoChair,ThesisCommittee：Prof.XiaodongLiuDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor：ControlScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2015摘要永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子為永磁體，定子為三相繞組。它運(yùn)行可靠、控制方便、損耗小，被廣泛應(yīng)用于交流伺服系統(tǒng)中。由于電機(jī)模型的不確定性和強(qiáng)耦合性，以及運(yùn)行過程中參數(shù)變化、負(fù)載擾動(dòng)等因素，影響了永
3、磁同步電機(jī)在伺服系統(tǒng)中獲得較高的性能。μ本文基于此背景將分?jǐn)?shù)階PD控制器、自抗擾控制技術(shù)以及矢量控制技術(shù)相結(jié)合，提出永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更高控制性能的控制策略及設(shè)計(jì)方法。本文首先簡(jiǎn)述了矢量控制的基本原理，以及永磁同步電機(jī)在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，同時(shí)介紹了在矢量控制中使用的SVPWM調(diào)制技術(shù)和SVPWM快速實(shí)現(xiàn)的方法。然后介紹自抗擾控制技術(shù)的原理及線性調(diào)參的方法，針對(duì)線性自抗擾的控制性μ能過度依賴擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器這一問題進(jìn)行了分析，提出用分?jǐn)?shù)階PD控制器替代整數(shù)μ階PD控制器這一控制策略。分析分?jǐn)?shù)階PD控制器的原理及動(dòng)態(tài)性能，針對(duì)永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)，提出在速度控制中
4、采用擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器觀測(cè)系統(tǒng)擾動(dòng)，用分?jǐn)?shù)μμ階PD控制器作為反饋控制器，在位置控制中采用分?jǐn)?shù)階PD控制器作為反饋控制器。μ分?jǐn)?shù)階PD控制器與自抗擾控制技術(shù)結(jié)合不僅可以消除傳統(tǒng)線性自抗擾控制器對(duì)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器觀測(cè)精度的依賴，同時(shí)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器還可以將系統(tǒng)不確定性維持在分μ數(shù)階PD控制器的不敏感區(qū)域內(nèi)。本文在理論研究的基礎(chǔ)上，首先對(duì)所提方法的效果進(jìn)行了仿真分析，仿真結(jié)果證實(shí)了所提方法的有效性；之后根據(jù)此方法搭建了硬件平臺(tái)和軟件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也很好地證實(shí)了該方法的準(zhǔn)確性和有效性。本文提出的控制策略具有先進(jìn)性、創(chuàng)新性和工程實(shí)用性，為以后實(shí)際應(yīng)用提供了一個(gè)良好的參考。關(guān)鍵詞：永磁
5、同步電機(jī)；伺服；自抗擾；分?jǐn)?shù)階；矢量控制IAbstractPermanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)includesapermanentmagnetrotorandthree-phasestatorwindings.Itisreliable,easytocontrol,lowloss,soithasbeenwidelyusedinACservosystem.Thefactorssuchastheuncertaintyofthemotormodel,thestrongcoupling,changingparametersduringoperation,
6、loaddisturbances,limitthepermanentmagnetsynchronousmotorachievinghighperformanceinACservosystem.Basedonthisbackground,toachievehighercontrolperformanceinpermanentmagnetsynchronousmotorservocontrolsystem,thispapercombinesthefractionalordercontroller,theactivedisturbancerejectioncontrol(ADRC)tec
7、hnologyandvectorcontroltechnologytoprovideanefficientcontrolstrategy.Atfirst,thispaperintroducesthebasicprincipleofvectorcontrolandthepermanentmagnetsynchronousmotormathematicalmodelinthedqrotatingcoordinatesystem.Atthesametime,thispape
