本發明公開了一種基于非線性干擾觀測器的直流無刷電機自適應反演滑?？刂品椒?，采用非線性干擾觀測器對直流無刷電機的未建模動態和外部負載干擾進行觀測并補償。對干擾補償后的電機系統，采用自適應反演滑模法設計控制器，保證整個直流無刷電機系統穩定。本發明運用反演滑?？刂平鉀Q反演控制需要被控對象精確建模信息且無法克服擾動的缺點，提高系統的魯棒性。運用非線性干擾觀測器對直流無刷電機的未建模動態與外部負載干擾進行觀測并補償，減小反演滑?？刂频亩墩袼讲⑻岣呖刂凭?。對干擾觀測誤差上界設計自適應律，估計干擾觀測誤差的上界，以干擾觀測誤差上界的估計值作為滑模切換增益，保證整個直流無刷電機系統穩定。

技術領域

本發明屬于電機伺服控制技術領域，具體涉及一種基于非線性干擾觀測器的直流無刷電機自適應反演滑模控制方法。

背景技術

直流無刷電機即具有傳統直流電機的優點，如好的機械特性和調速特性，起動轉矩大、過負載能力強、調節方便、動態特性好等，又具有交流電機結構簡單、運行可靠、維護方便等一系列特點，故在許多高科技領域得到了非常廣泛的應用，如激光加工、機器人以及數控機床等。目前經典的PID三環(位置環、速度環及電流環)控制方法是直流無刷電機的主要控制方法。然而，直流無刷電機存在未建模動態與外部負載干擾的影響，這些不確定的干擾將會惡化控制性能，甚至使控制系統不穩定。因此傳統的基于PID的三環控制不能滿足高性能控制要求，需要研究更加先進的控制方法。

目前針對直流無刷電機的控制方法，有PID控制、反演控制、模糊控制以及滑模控制等控制方法。直流無刷電機作為一個多變量、非線性的控制系統，電機模型不能得到準確的測定，傳統的PID控制方法在寬調速范圍和負載擾動頻繁突變時不能取得理想的控制效果。反演設計將復雜的非線性系統分解成不超過系統階數的子系統，然后設計每個子系統的Lyapunov函數和中間虛擬控制量，然而傳統的反演控制需要電機精確的建模信息且無法克服擾動。模糊控制的實現依賴于操作者的經驗，其應用范圍受到了限制。滑模變結構控制具有快速性、強魯棒性和實現簡單等優點。在常規的滑模控制中，往往需要很大的切換增益來消除外加干擾和不確定項，很大的切換增益將造成嚴重的抖振問題，惡化控制效果。

總結來說，現有的直流無刷電機的控制技術的不足之處主要有以下幾點：

1、忽略了直流無刷電機未建模動態與外部負載的干擾對直流無刷電機控制的影響。

2、傳統的反演控制方法需要直流無刷電機精確的建模信息且無法克服擾動。

3、傳統的滑模控制，往往需要很大的切換增益來消除外加干擾和不確定項，很大的切換增益將造成嚴重的抖振問題，惡化控制效果。

4、PID控制算法魯棒性較差，不能滿足高精度動態性能應用場合的控制要求。

發明內容

為解決傳統反演控制需要電機精確的建模信息且無法克服擾動的缺點，本發明將反演控制與滑?？刂平Y合，使得反演滑模控制對電機未建模動態和外部負載干擾具有魯棒性。同時為了減小傳統反演滑?？刂频那袚Q增益，減小傳統反演滑模控制的抖振水平，提高直流無刷電機控制精度，利用非線性干擾觀測器對電機未建模動態和外部負載干擾進行估計，并對干擾進行補償，由較小的切換增益即干擾觀測誤差的上界β代替保守切換增益針對干擾觀測誤差的上界β難以確定，設計干擾觀測誤差上界的自適應律，對干擾觀測誤差上界β進行估計，由干擾觀測誤差上界的估計值作為直流無刷電機反演滑模控制的切換增益，保證整個直流無刷電機系統穩定，進一步減小抖振水平。本發明目的在于提出一種基于非線性干擾觀測器的直流無刷電自適應反演滑?？刂品椒ā?/p>

為達成上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種基于非線性干擾觀測器的直流無刷電機自適應反演滑?？刂品椒?，其特征在于包括以下步驟：

步驟1、建立直流無刷電機的數學模型。