[發明專利]一種自抗擾控制的永磁同步電機調速系統及方法

在審

• 申請號: 201611228973.6
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106788031A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 唐彬彬;曾岳南;趙友陽;徐道明
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 張春水,唐京橋

技術領域

本發明涉及永磁同步電機領域，尤其涉及一種自抗擾控制的永磁同步電機調速系統及方法。

背景技術

永磁同步電機(PMSM)具有功率密度高、性能可靠及結構簡單再加上近年來隨著永磁體的研發使得性能大幅提高和價格不斷下降逐漸取代了直流電機和其他的異步電機，在高精度的伺服系統中占據了越來越重要的地位。

高性能的永磁同步電機伺服系統具備有無超調啟動、動態響應性能優越、穩定性能好，同時對于被控系統參數攝動和外部負載擾動有很強的抗擾性能。但伺服驅動器控制的永磁同步電機卻是一個存在非線性、交叉耦合且多變量的被控對象，且在實際運行過程中存在外部負載擾動不缺定因素的影響，這些因素對于伺服系統的控制性能和效果將產生直接的影響。

傳統PID控制由于含有積分環節，在異常工況下會產生積分飽和現象，與此相同，具有積分環節的線性自抗擾控制器在異常工況下也會造成積分飽和造成控制器效率低下。

發明內容

為了克服上述現有技術中的不足，本發明的目的在于，提供一種自抗擾控制的永磁同步電機調速系統，包括：永磁同步電機調速控制器，永磁同步電機調速控制器包括：LTD模塊、LSEF模塊、LESO單元、控制器增益模塊、Sat(iq^*)單元、第一節點模塊，第二節點模塊，第三節點模塊；

LTD模塊的輸入端與永磁同步電機調速控制器的輸入端連接，LTD模塊的輸出端與第一節點模塊的第一輸入側連接，LESO單元的第一反饋輸出端與第一節點模塊的第二輸入側連接，第一節點模塊的輸出側與LSEF模塊的輸入端連接，LSEF模塊的輸出端分別與LESO單元的第一輸入端以及第二節點模塊的第一輸入側連接，第二節點模塊的第二輸入側與LESO單元的第二反饋輸出端連接，第二節點模塊的輸出側與控制器增益模塊的輸入端連接，控制器增益模塊的輸出端分別連接Sat(iq^*)單元的輸入端以及第三節點模塊的第一輸入側，第三節點模塊的第二輸入側、Sat(iq^*)單元的輸出端，永磁同步電機調速控制器的輸出端同時連接，第三節點模塊的輸出側連接LESO單元的第三輸入端。

優選地，LESO單元包括：第一積分器，第二積分器，第一抗積分飽和的增益系數，第二抗積分飽和的增益系數，第一擴張狀態增益系數模塊，第二擴張狀態增益系數模塊，第四節點模塊，第五節點模塊，第六節點模塊，第七節點模塊；

LESO單元的第一反饋輸出端分別與第一積分器輸出端，第七節點模塊第一輸入側連接，第一積分器輸入端與第四節點模塊的輸出側連接，第四節點模塊的第一輸入側與第五節點模塊輸出側連接，第四節點模塊的第二輸入側與第一抗積分飽和的增益系數的輸出端連接，第五節點模塊的第一輸入側與LESO單元的第一輸入端連接，第五節點模塊的第二輸入側與第一擴張狀態增益系數模塊的輸出端連接；LESO單元的第三輸入端分別與第一抗積分飽和的增益系數的輸入端和第二抗積分飽和的增益系數的輸入端連接，第二抗積分飽和的增益系數的輸出端連接第六節點模塊的第二輸入側；LESO單元的第二輸入端連接第七節點模塊第二輸入側，第七節點模塊的輸出側分別與第一擴張狀態增益系數模塊的輸入端和第二擴張狀態增益系數模塊的輸入端連接，第二擴張狀態增益系數模塊的輸出端與第六節點模塊的第一輸入側連接，第六節點模塊的輸出側與第二積分器的輸入端連接，第二積分器的輸出端與LESO單元第二反饋輸出端連接。

優選地，LTD模塊為一階線性跟蹤微分控制器，用于對給定信號進行過渡，緩解快速響應對系統產生超調的影響，采用LTD模塊如下形式進行過度控制：

ω^*＝-r(ω^*-ω_ref)

式中，r為LTD模塊的控制增益，此增益決定跟蹤的精度和速度，增益值越大跟蹤速度越快跟蹤精度越低，增益值越小跟蹤速度越慢跟蹤精度越高，在實際控制系統中跟蹤器的增益需要對跟蹤的速度和跟蹤精度進行權衡來設置。

優選地，LSEF模塊為線性狀態誤差反饋控制率，LSEF模塊將給定信號ω^*和反饋信號w求取狀態誤差，通過線性狀態誤差反饋控制率形成控制輸出量u0，在線性狀態誤差反饋控制率中，控制率的輸出量補償系統的不確定擾動，使被控對象等效為純積分環節，對于純積分環節，采用線性狀態誤差反饋控制率為比例控制實現對給定信號ω^*無誤差跟蹤，線性狀態誤差反饋控制率形式如下：