[發明專利]一種交流位置伺服系統中干擾的觀測和補償方法

有效

• 申請號: 200710024700.4
• 申請日: 2007-06-27
• 公開（公告）號: CN101078910A
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發明（設計）人: 王永秀;梅志千;李向國;高敏
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 南京知識律師事務所
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及三相異步電機伺服系統，特別涉及矢量控制交流伺服系統中干擾的觀測和補償方法。

背景技術

在交流位置伺服系統中，干擾是造成系統伺服性能下降的主要因素，必須加以抑制。在位置伺服系統中，干擾主要有以下幾個來源：(1)辨識得到的名義模型與實際被控對象間的誤差、機電伺服系統建模過程忽略的結構性不確定因素；(2)系統在運行過程中受到的諸如負載突變、工作環境變化等外部干擾；(3)由靜摩擦和庫侖摩擦(非線性摩擦)引起的負載力矩干擾等。

在傳統控制系統中，通常采用PID控制方法對上述干擾加以抑制，但這種方法存在對負載變化的適應能力差、抗干擾能力弱和易受系統參數變化影響等弱點。由于積分環節的存在，PID和PI對交變干擾的抑制效果不好，對靜摩擦又會出現極限環和低速爬行等。如果采用單純的PD控制，對階躍干擾又會存在靜差，無法實現精確的位置控制。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種交流位置伺服系統中干擾觀測和補償的方法，對系統中諸如負載突變、模型不確定性和非線性摩擦等干擾進行抑制，提高系統的抗干擾能力和魯棒性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：包括采用干擾觀測器結合PID控制方法對系統中存在的干擾進行抑制，伺服系統采用位置環和電流環的雙閉環結構，在位置環內面向電流環設計干擾觀測器，電流環控制器采用PI控制，位置環采用PD控制。

本發明的有益效果是，本發明采用了干擾觀測器結合PID可對交流位置伺服系統中的干擾加以抑制，干擾觀測器具有響應快和可獨立調整的特點，能有效抑制干擾，且對系統參數變化具有較強的魯棒性，無需額外的力或力矩傳感器，在設計時可選擇階次、相對階次和低通濾波器帶寬等參數，實現簡單，方法靈活，易于控制。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

圖1為干擾觀測器的基本結構框圖。

圖2為干擾觀測器的等價結構框圖。

圖3為矢量控制的雙閉環位置伺服系統結構框圖。

圖4為簡化后的電流閉環原理框圖。

圖5為簡化后的位置閉環原理框圖。

圖6為采用面向電流環DOB的雙閉環位置伺服系統結構框圖。

具體實施方式

如圖1所示，P(s)表示實際系統，P_n(s)表示名義模型，u為系統的外部輸入，d為干擾項，為d的估計值，ξ為測量噪聲，Q(s)為低通濾波器，其相對階次大于或等于P_n(s)的相對階次。DOB把實際系統輸出與名義模型輸出的差異作為一個等效的干擾，應用于名義模型。它估計出等效的干擾，并將其作為補償信號反饋到輸入端。