基于降階自抗擾的永磁同步電機(jī)位置控制*

高旭生，李 娟，李生權(quán)，李 喆，馮 波

(揚(yáng)州大學(xué)電氣與能源動(dòng)力工程學(xué)院，揚(yáng)州 225127)

0 引言

永磁同步電機(jī)(permanent magnet synchronous motor,PMSM)因其易于集成、效率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)良特性，在軌道交通、工業(yè)機(jī)器人、新能源汽車等領(lǐng)域中得到大量應(yīng)用[1]。隨著其應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用中對(duì)位置伺服系統(tǒng)的定位精度、響應(yīng)速度等性能的要求日趨提升，進(jìn)而推動(dòng)PMSM位置高精度控制的研究[2]。

傳統(tǒng)PMSM位置控制中主要應(yīng)用PI控制器，其算法簡單且易于實(shí)現(xiàn)。但PMSM位置控制系統(tǒng)運(yùn)行過程存在諸如轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化、定子電阻改變等內(nèi)部參數(shù)攝動(dòng)和不可測干擾，基于誤差控制的PI控制方式調(diào)節(jié)范圍有限，難以實(shí)現(xiàn)PMSM的高精度定位控制[3]。近年來，很多現(xiàn)代控制方法逐步應(yīng)用于PMSM高精度定位控制領(lǐng)域，如模型預(yù)測控制、迭代學(xué)習(xí)控制、滑模控制等[4-6]。然而這些先進(jìn)控制策略往往會(huì)存在算法復(fù)雜、依賴模型、參數(shù)眾多或抖振等局限性，導(dǎo)致此類先進(jìn)控制策略在工業(yè)上難以推廣應(yīng)用[7]。

自抗擾控制(active disturbance rejection control,ADRC)不依賴系統(tǒng)模型信息，算法易于實(shí)現(xiàn)，通過擴(kuò)張狀態(tài)觀測器(extended state observer,ESO)來觀測系統(tǒng)的內(nèi)外干擾并加以補(bǔ)償，因而擁有優(yōu)異的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力、靜態(tài)性能。因而，一些學(xué)者將ADRC應(yīng)用于永磁同步電機(jī)控制領(lǐng)域[8]。邱建琪等[9]針對(duì)控制周期長、時(shí)延較大的應(yīng)用條件下PMSM定位控制效果較差的問題，將ADRC引入位置控制中，通過ESO觀測干擾并進(jìn)行補(bǔ)償，有效提高了位置控制的定位精度。左月飛等[10]針對(duì)位置-電流雙環(huán)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)響應(yīng)性能與速度超限的問題，將線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測器(LESO)與滑模控制相結(jié)合，通過速度限幅，提升了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能。……