CN107612432A - 一种基于线性自抗扰控制的永磁同步电机调速系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于线性自抗扰控制的永磁同步电机调速系统，包括一阶TD模块、转速信号处理模块、一阶LSEF模块、扰动补偿处理模块、DTC模块、PMSM速度调适模块、第一控制输入增益模块、第二控制输入增益模块、一阶ESO模块。本发明将反馈抑制抗积分饱和方法应用到自抗扰控制器，使系统具有抗积分饱和性能。系统相对于传统自抗扰控制器具有抗积分饱和的能力，避免控制器进入积分饱和而影响控制器性能，且退出积分饱和的速率可控，使自抗扰控制策略得到进一步优化；同时，本发明的自抗扰控制是基于线性的，能够简化系统结构，线性自抗扰控制能够提高电机调速系统的抗干扰性和鲁棒性，实现响应迅速和无超调的很好结合。
Description
技术领域
本发明属于永磁同步电机领域，具体地，涉及一种基于线性自抗扰控制的永磁同步电机调速系统。
背景技术
永磁同步电动机因具有体积小、高效节能、功率密度高、重量轻等优点，被广泛应用于传动领域。但其具有多变量、强耦合、变参数、非线性等特性，传统的控制算法难以满足其高性能的控制要求。
永磁同步电机的主要控制策略有矢量控制和直接转矩(DTC)控制，已经有人将自抗扰控制器应用于永磁同步电机矢量控制的仿真研究。自抗扰控制是一种不依赖被控对象数学模型的新型控制技术，能自动检测并补偿被控对象的内外扰动。控制对象遇到不确定性扰动或者参数发生变化时都能得到良好的控制效果，具有较强的适应性和鲁棒性，得以广泛的应用。
但是由于转子转速和定子电流的强耦合使系统具有很强的非线性，特别在系统存在未知扰动时，这种非线性使系统难以达到高精度的控制要求。
发明内容
为解决上述背景技术中非线性自抗扰控制难以使系统达到高精度的控制的问题，本发明提供了一种基于线性自抗扰控制的永磁同步电机调速系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于线性自抗扰控制的永磁同步电机调速系统，包括一阶TD模块、转速信号处理模块、一阶LSEF模块、扰动补偿处理模块、DTC模块、PMSM速度调适模块、第一控制输入增益模块、第二控制输入增益模块、一阶ESO模块；
所述转速一阶TD模块的输入端与永磁同步电机调速控制器的输入端连接，所述一阶TD模块的输出端与转速信号处理模块的第一输入端连接，所述转速信号处理模块的输出端与一阶LSEF模块的输入端连接，所述一阶LSEF模块的输出端与扰动补偿处理模块的第一输入端连接，所述扰动补偿处理模块的第一输出端与第二控制输入增益模块的输入端连接，所述第二控制输入增益模块的输出端与一阶ESO模块的第一输入端连接，所述扰动补偿处理模块的第二输出端与DTC模块的输入端连接，所述DTC模块的输出端与PMSM速度调适模块的输入端连接，所述PMSM速度调适模块的第一输出端与永磁同步电机调速控制器的输出端连接，所述PMSM速度调适模块的第二输出端与一阶ESO模块的第二输入端连接，所述一阶ESO模块的第一输出端与转速信号处理模块的第二输入端连接，所述一阶ESO模块的第二输出端与第一控制输入增益模块的输入端连接，所述第一控制输入增益模块的输出端与扰动补偿处理模块的第二输入端连接。
进一步地，所述一阶TD模块为一阶跟踪微分控制器模块，跟踪并控制系统的状态变量及它们的各阶微分，解决系统中响应速度与超调量之间的矛盾。
进一步地，所述转速信号处理模块包括对一阶TD模块安排过渡过程后的输出转速和一阶ESO模块观测的输出转速的处理。
进一步地，所述一阶ESO模块对系统输出及其各阶导数进行观测，同时对系统的扰动项进行估计和观测，在扰动项中，被控对象自身的不确定性为内扰，把外界扰动为外扰，二者构成系统的总扰动。
进一步地，所述一阶LSEF模块对参考输入及其扩张状态的误差信号的非线性组合进行控制，并对一阶ESO模块检测的综合扰动进行补偿。
进一步地，所述第一控制输入增益模块通过参数b处理一阶ESO模块检测的综合扰动，参数b表示控制输入的增益。
本发明的有益效果：
本发明将反馈抑制抗积分饱和方法应用到自抗扰控制器，使系统具有抗积分饱和性能。系统相对于传统自抗扰控制器具有抗积分饱和的能力，避免控制器进入积分饱和而影响控制器性能，且退出积分饱和的速率可控，使自抗扰控制策略得到进一步优化；同时，本发明的自抗扰控制是基于线性的，能够简化系统结构，线性自抗扰控制能够提高电机调速系统的抗干扰性和鲁棒性，实现响应迅速和无超调的很好结合。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明基于线性自抗扰控制的永磁同步机调速系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种基于线性自抗扰控制的永磁同步电机调速系统，如图1所示，包括一阶TD模块1、转速信号处理模块2、一阶LSEF模块3、扰动补偿处理模块4、DTC模块5、PMSM速度调适模块6、第一控制输入增益模块7、第二控制输入增益模块8、一阶ESO模块9；
转速一阶TD模块1的输入端与永磁同步电机调速控制器的输入端连接，一阶TD模块1的输出端与转速信号处理模块2的第一输入端连接，转速信号处理模块2的输出端与一阶LSEF模块3的输入端连接，一阶LSEF模块3的输出端与扰动补偿处理模块4的第一输入端连接，扰动补偿处理模块4的第一输出端与第二控制输入增益模块8的输入端连接，第二控制输入增益模块8的输出端与一阶ESO模块9的第一输入端连接，扰动补偿处理模块4的第二输出端与DTC模块5的输入端连接，DTC模块5的输出端与PMSM速度调适模块6的输入端连接，PMSM速度调适模块6的第一输出端与永磁同步电机调速控制器的输出端连接，PMSM速度调适模块6的第二输出端与一阶ESO模块9的第二输入端连接，一阶ESO模块9的第一输出端与转速信号处理模块1的第二输入端连接，一阶ESO模块9的第二输出端与第一控制输入增益模块7的输入端连接，第一控制输入增益模块7的输出端与扰动补偿处理模块4的第二输入端连接。
一阶TD模块1为一阶跟踪微分控制器模块，跟踪并控制系统的状态变量及它们的各阶微分，解决系统中响应速度与超调量之间的矛盾；转速信号处理模块2包括对一阶TD模块1安排过渡过程后的输出转速和一阶ESO模块9观测的输出转速的处理；一阶ESO模块9对系统输出及其各阶导数进行观测，同时对系统的扰动项进行估计和观测，在扰动项中，被控对象自身的不确定性为内扰，把外界扰动为外扰，二者构成系统的总扰动；一阶LSEF模块3对参考输入及其扩张状态的误差信号的非线性组合进行控制，并对一阶ESO模块9检测的综合扰动进行补偿；第一控制输入增益模块7通过参数b处理一阶ESO模块9检测的综合扰动，参数b表示控制输入的增益。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种基于线性自抗扰控制的永磁同步电机调速系统，其特征在于，包括一阶TD模块(1)、转速信号处理模块(2)、一阶LSEF模块(3)、扰动补偿处理模块(4)、DTC模块(5)、PMSM速度调适模块(6)、第一控制输入增益模块(7)、第二控制输入增益模块(8)、一阶ESO模块(9)；
所述一阶TD模块(1)的输入端与永磁同步电机调速控制器的输入端连接，所述一阶TD模块(1)的输出端与转速信号处理模块(2)的第一输入端连接，所述转速信号处理模块(2)的输出端与一阶LSEF模块(3)的输入端连接，所述一阶LSEF模块(3)的输出端与扰动补偿处理模块(4)的第一输入端连接，所述扰动补偿处理模块(4)的第一输出端与第二控制输入增益模块(8)的输入端连接，所述第二控制输入增益模块(8)的输出端与一阶ESO模块(9)的第一输入端连接，所述扰动补偿处理模块(4)的第二输出端与DTC模块(5)的输入端连接，所述DTC模块(5)的输出端与PMSM速度调适模块(6)的输入端连接，所述PMSM速度调适模块(6)的第一输出端与永磁同步电机调速控制器的输出端连接，所述PMSM速度调适模块(6)的第二输出端与一阶ESO模块(9)的第二输入端连接，所述一阶ESO模块(9)的第一输出端与转速信号处理模块(1)的第二输入端连接，所述一阶ESO模块(9)的第二输出端与第一控制输入增益模块(7)的输入端连接，所述第一控制输入增益模块(7)的输出端与扰动补偿处理模块(4)的第二输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于线性自抗扰控制的永磁同步电机调速系统，其特征在于，所述一阶TD模块(1)为一阶跟踪微分控制器模块，跟踪并控制系统的状态变量及它们的各阶微分，解决系统中响应速度与超调量之间的矛盾。
3.根据权利要求1所述的一种基于线性自抗扰控制的永磁同步电机调速系统，其特征在于，所述转速信号处理模块(2)包括对一阶TD模块(1)安排过渡过程后的输出转速和一阶ESO模块(9)观测的输出转速的处理。
4.根据权利要求1所述的一种基于线性自抗扰控制的永磁同步电机调速系统，其特征在于，所述一阶ESO模块(9)对系统输出及其各阶导数进行观测，同时对系统的扰动项进行估计和观测，在扰动项中，被控对象自身的不确定性为内扰，外界扰动为外扰，二者构成系统的总扰动。
5.根据权利要求1所述的一种基于线性自抗扰控制的永磁同步电机调速系统，其特征在于，所述一阶LSEF模块(3)对参考输入及其扩张状态的误差信号的非线性组合进行控制，并对一阶ESO模块(9)检测的综合扰动进行补偿。
6.根据权利要求1所述的一种基于线性自抗扰控制的永磁同步电机调速系统，其特征在于，所述第一控制输入增益模块(7)通过参数b处理一阶ESO模块(9)检测的综合扰动，参数b表示控制输入的增益。
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| CN110707981A (zh) * | 2019-10-10 | 2020-01-17 | 安徽工程大学 | 基于新型扩张状态观测器的永磁同步电机速度控制器 |
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