[發明專利]基于摩擦和擾動補償的PMSM伺服系統控制方法

有效

• 申請號: 201010548657.3
• 申請日: 2010-11-18
• 公開（公告）號: CN102208891A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發明（設計）人: 李世華;周旋;吳波;吳蔚;廖富全
• 申請（專利權）人: 東南大學;南京埃斯頓自動控制技術有限公司
• 主分類號: H02P6/08
• 分類號: H02P6/08;H02P21/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

1.一種基于摩擦和擾動補償的PMSM伺服系統控制方法，其特征在于：首先采集PMSM伺服系統的轉子位置信號、電機電流信號和轉速信號，然后，根據電機電流信號和轉速信號，利用Stribeck摩擦模型對PMSM伺服系統摩擦進行建模，以獲取摩擦力矩等效電流，并將該摩擦力矩等效電流作為系統的摩擦前饋補償量，同時，將轉子位置信號作為二階自抗擾控制器的反饋信號，結合該二階自抗擾控制器的擾動補償前饋控制以及帶有跟蹤微分器的非線性反饋控制，實現永磁同步電機伺服系統在摩擦和擾動影響下的控制。

2.根據權利要求1所述基于摩擦和擾動補償的PMSM伺服系統控制方法，其特征在于：所述Stribeck摩擦模型中，各摩擦參數采用遺傳算法進行離線辨識，所述摩擦前饋補償量為前述所得離線辨識模型的摩擦力矩等效電流估計值?

3.根據權利要求1所述基于摩擦和擾動補償的PMSM伺服系統控制方法，其特征在于：所述二階自抗擾控制器包括跟蹤微分器、擴張狀態觀測器以及非線性控制律，所述微分跟蹤器和非線性控制律為給定的位置信號安排過渡過程；所述擴張狀態觀測器觀測和補償摩擦前饋補償量的過補償或欠補償、所述PMSM伺服系統摩擦建模誤差所產生的不確定性以及外界擾動；以維持所述PMSM伺服系統的穩定性和有限時間收斂。

4.根據權利要求3所述基于摩擦和擾動補償的PMSM伺服系統控制方法，其特征在于：所述跟蹤微分器基于以下公式建立：

其中，θ^*為給定的轉子位置信號，v₁為對θ^*安排的過渡過程；v₂為v₁對時間t的導數；?和?分別為v₁和v₂對時間t的導數；R為可調參數；ξ為阻尼系數。

5.根據權利要求3所述基于摩擦和擾動補償的PMSM伺服系統控制方法，其特征在于：所述擴張狀態觀測器基于以下公式建立：

式中，θ為電機轉子位置信號；z₁為電機轉子位置信號θ的估計值，z₂為實際位置對時間t的導數的估計值，z₃為系統擾動a(t)的估計值，?F為?系統摩擦力矩；?為系統摩擦力矩的估計值，J為電機與負載轉動慣量之和，T_L為負載轉矩，?b₀是b的估計值，?ψ_f為永久磁鐵對應的轉子磁鏈，n_p為永磁同步電機的極對數，i_q是dq坐標系中的電樞電流分量；?和?分別為z₁、z₂和z₃對時間t的導數；-p為擴張狀態觀測器期望的閉環極點(p＞0)。

6.根據權利要求3所述基于摩擦和擾動補償的PMSM伺服系統控制方法，其特征在于：所述非線性控制律基于以下公式建立：

式中θ^*為給定的轉子位置信號，v₁為對θ^*安排的過渡過程，K_p，K_d分別為自抗擾控制器比例增益和微分增益，K_p，K_d＞0，1＞α＞0，β＝2α/(α+1)，sig^α(v₁-z₁)＝|v₁-z₁|^αsign(v₁-z₁)，sig^β(v₂-z₂)＝|v₂-z₂|^βsign(v₂-z₂)，sign(·)為符號函數；b₀是b的估計值，?n_p為永磁同步電機的極對數，ψ_f為電機永久磁鐵對應的轉子磁鏈；J為電機與負載轉動慣量之和；?為系統摩擦力矩的估計值；i_A為ADRC控制器的輸出。?