永磁同步電機有限時間抗擾控制方法研究*

邵 欣，胡成琳

（天津中德應用技術大學智能制造學院，天津 300350）

0 引言

隨著工業機器人等高端裝備的發展，永磁同步電機（permanent magnet synchronous motor，PMSM）以其突出的控制性能受到了廣泛關注，并且大量應用于交流驅動應用中。隨著研究的深入和經驗的積累，在永磁同步電機的控制特性和機械特性等方面已經得到了豐富的研究成果。然而，快速變化的不確定負載、變頻器損耗、磁飽和和其他非線性效應在高度使用的實際驅動系統中經常發生，由于應用系統中快速變化的未知干擾和未建模動態特性，永磁同步電機伺服控制系統的精度和穩定性會顯著降低，從而降低整個系統的性能，尤其是在無傳感器控制系統應用中。已有的研究成果表明［1-5］，通過補償逆變器的非線性效應，可以減少位置估計誤差。此外，ZHAO Y 等討論了基于磁通量估計和擴展電動勢估計提高精度的方法［6-7］；KIM H 等通過使用參考轉矩作為觀測器的前饋輸入，提出了一個具有改進帶寬的零相位滯后估計器［8］；LEE Y 等則在研究中提出了一種利用速度誤差消除負載干擾的增強型魯棒性估計器［9］。對于基于模型的控制方法，通過擴展電動勢的估計是最基本的算法之一，經典的技術是通過正交鎖相環（Q-PLL）跟蹤估計反電動勢的相位和頻率［10-13］，但其核心缺點是速度和負載變化時的恒定帶寬、時變干擾估計能力不足。因此，無傳感器控制方法仍然容易受到外部干擾的影響，需要進一步改進。

對于具有未知擾動的伺服系統，擴張狀態觀測器（extended state observer，ESO）是一種有效的估計技術，其具有快速收斂、不需要精確的數學模型和對未知干擾的精確估計等特點。……