第31卷第3期中国电机工程学报Vol.31No.3Jan.25,20112011年1月25日ProceedingsoftheCSEE©2011Chin.Soc.forElec.Eng.75:0258-8013(201103-0075-07:TM351文献标志码:A学科分类号:47040⋅永磁同步电机伺服系统抗扰动自适应控制鲁文其,胡育文,梁骄雁,黄文新(南京航空航天大学航空电源航空科技重点实验室,江苏省南京市210016Anti-disturbanceAdaptiveControlforPermanentMagnetSynchronousMotorServoSystemLUWenqi,HUYuwen,LIANG激aoyan,HUANGWenxin(Aero-PowerSci-TechCenter,NanjingUniversityofAeronauticsAstronautics,Nanjing210016,激angsuProvince,ChinaABSTRACT:Inordertomeettheoperationrequirementundertime-variableinertiaandtime-variableloadcondition,anadaptivetorquecontrolmethodwithanti-disturbanceisproposedforpermanentmagnetsynchronousmotor(PMSMservosystem.Withtime-variableinertia,aLandaudiscrete-timerecursivealgorithmusedtoestimatetheinertiaisadopted.Accordingtotherules,theparametersofspeedcontrollerwereregulatedbytheestimatedinertia,whichguaranteesgooddynamicandstaticperformanceinservosystem.Undertime-variableloadcondition,asimplereduced-orderobserverisestablishedtoidentifytheloadtorque.Andwiththeestimatedvalue,speeddisturbancescausedbyheavyloadcanbeadaptivelycompensatedwhichimprovessystemrobustness.Experimentalresultsshowthattheproposedadaptivealgorithmiseffectiveandtheconvergencerateofinertiaidentificationisfast.Compensationmeasureusedinthisschemehasstrongrobustnesstothechangeofsystemparametersandthedisturbance,anditcanbeappliedtosomedrivefieldsthathavetime-variableloadandinertiachangingslowly.KEYWORDS:permanentmagnetsynchronousmotor(PMSM;timevariableinertia;timevariableload;adaptation;Landau;loadobserver;disturbance摘要:为使永磁同步电机(permanentmagnetsynchronousmotor,PMSM伺服系统能够满足某些驱动场合时变惯量、时变负荷的工作特性,提出一种具有抗扰动作用的自适应转矩控制方法。针对时变惯量,采用朗道离散时间递推算法对惯量进行实时估计,然后用辨识得到的惯量当前值依照规则对速度控制器各参数进行整定,使伺服系统在惯量发生变化时仍具有良好的动静态性能。针对时变负荷,采用一种简单的降维负载观测器对负载力矩进行辨识,并用辨识得到的负载力矩值对变载引起的速度扰动进行自适应补偿,以提高系统的鲁棒性。以一台面贴式永磁同步电机为对象进行试验,结果表明所提出的自适应算法有效,参数辨识的收敛速度较快,该方案所采用的补偿措施对系统参数变化和扰动等有很强的鲁棒性,能应用在一些时变负荷、时变惯量的驱动场合。关键词:永磁同步电机;时变惯量;时变负荷;自适应;朗道;负载观测器;扰动0引言永磁同步电机(permanentmagnetsynchronousmotor,PMSM具有体积小、效率高、电磁转矩大、控制方便等优点,故其成为伺服系统中执行机构的最佳选择之一。在电机实际运行时,电机所带的负载转矩或者转动惯量变化(视为扰动都会对系统期望的伺服性能造成不良的影响。高性能的伺服系统要求伺服电机的输出无超调又快速地跟踪输入指令,且稳态无静差,对系统参数的变化具有强鲁棒性。因此,对于某些变惯量、变负荷场合应用的永磁同步电机伺服系统来说,抗扰性是衡量其伺服性能的重要指标之一。目前国内外研究学者在抗扰动方面提出了多种方法,如滑模控制[1-2]、自抗扰控制[3-4]、模型参考自适应控制[5-6]和智能控制[7-8]等。文献[5-6]主要针对抑制惯量变化(扰动展开研究,基于离散模型参考自适应理论,通过仿真和实验,对异步电机伺服系统的机械参数进行了在线辨识,并提出了自调整速度控制的方法。实验结果显示,这种方法的辨识误差较大(接近35%,收敛时间约为10s。文献[7]通过模型变换将PMSM变换成标称模型和不确定项的形式(各种扰动均包含在这个不确定项中,然后设计鲁棒补偿器对不确定项进行补偿,整个控制器结构简单,容易实现,但鲁棒控制方法很难实现对PMSM非线性的完全补偿;文献[9]设计了一...