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基于转矩扰动估计的永磁同步电机反推控制

发布时间:2022-06-14 16:36:16 来源:kok体育竞猜

产品介绍

  随着永磁磁性材料、半导体功率器件和控制理论的发展,永磁同步电动机(pmsm)在当前的中、小功率运动控制中起着越来越重要的作用。它具有如下的优点:结构紧凑、高功率密度、高气隙磁通和高转矩惯性比等。因此,在伺服系统中越来越被广泛应用。另外,永磁同步电动机是一个非线性系统,它含有角速度与电流id或iq的乘积项,因此要得到精确控制性能必须对角速度和电流进行解耦。对于高精度速度跟踪控制问题,载扰动会对速度波动产生影响。因此,需要对负载扰动进行估计,来减小它的影响。因此一般的线性控制方法效果不够理想。为了解决其控制问题,当前采用的非线性控制方法主要有变结构控制、反馈线性化和无源控制等,但这些非线性控制的设计方法比较复杂,不易理解。本文结合矢量控制的坐标变换方法,提出了backstepping控制策略,它不但能够实现永磁同步电动机系统的完全解耦,设计方法比较简单,而且控制效果比传统的pid控制更具有明显的优越性。另外,通过设计负载转矩扰动观测器[6]来降低负载扰动对速度波动的影响。其中:ud, uq是d,q轴定子电压;id,iq是d,q轴定子电流;r是定子电阻;l是定子电感;tl是恒定负载转矩;j是转动惯量;b是粘滞磨擦系统;p是极对数;是转子机械角速度;f是永磁磁通。backstepping 作为一种有效的非线性控制设计方法,它是基于李亚普诺夫函数设计的控制,因此设计的控制器能够保证系统的全局渐近稳定,并且可以达到电流跟踪的效果,使得系统具有快速的响应速度[2]。在一些高精度伺服系统中,负载扰动会产生变化,使速度产生波动,从而导致系统伺服性能的下降。因此,在高精度速度跟踪控制中,需要对负载扰动进行估计,实时加以在线) 其中:由于负载扰动不易直接测量,这里可以通过已获得的iq、加以观测。考虑到iq、的测量会产生噪声误差,故在tl观测器的输出端附加一滤波器,以消除上述的影响。对式(6)取拉斯变换得: