基于自抗擾控制器的PMSM矢量控制系統設計與實(shí)現

永磁同步電機PMSM(Permanent Magner Synchronous Machine)具有功率密度高、體積小、效率高、慣量小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應用于數控機床領(lǐng)域[1]。然而PMSM是一個(gè)非線(xiàn)性、強耦合、參數攝動(dòng)的多變量系統，對于外界擾動(dòng)以及系統參數變化比較敏感，因此對于控制系統要求較高，既要具有高性能的軟硬件結構，又要具有高性能的控制策略和控制算法[2]。
　為了提高PMSM控制性能, 國內外學(xué)者展開(kāi)了廣泛研究。參考文獻[3]提出一種基于狀態(tài)觀(guān)測和反饋的控制策略, 參考文獻[4]提出一種基于自抗擾控制器的控制策略，這些方法具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能，卻未考慮電流環(huán)中耦合非線(xiàn)性因素的影響，無(wú)法從根本上解決非線(xiàn)性問(wèn)題；參考文獻[5]提出一種基于模糊自適應PID及干擾觀(guān)測器的三環(huán)控制策略，但是這種方法算法較復雜，實(shí)時(shí)性較差。
　本文提出并實(shí)現了一種基于自抗擾控制器[6-7](ADRC)的PMSM矢量控制系統。首先設計基于A(yíng)DRC的控制器，實(shí)時(shí)觀(guān)測出由系統內部非線(xiàn)性因素以及外部擾動(dòng)引起的“內外擾動(dòng)”并進(jìn)行補償，從而實(shí)現精確控制。其次自行研制了基于DSP的多軸運動(dòng)控制卡，并在此基礎上實(shí)現了基于A(yíng)DRC的矢量控制系統。仿真及實(shí)驗結果表明，系統具有良好的動(dòng)態(tài)性能及魯棒性，能夠快速加工出符合要求的模型。
1 ADRC數學(xué)模型
　自抗擾控制器是一種基于誤差反饋的新型控制器，主要由非線(xiàn)性跟蹤微分器(NTD)、擴張狀態(tài)觀(guān)測器(ESO)、非線(xiàn)性誤差反饋(NLSEF)三部分組成，對于形如式(1)的非線(xiàn)性不確定對象具有良好的控制效果。