基于自抗扰技术的感应电机无传感器控制

2012年03月07日14:03:25 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

沈艳霞，刘香霞
江南大学电气自动化研究所，江苏无锡

摘　　　要：针对感应电机无传感器矢量控制系统速度估计超调量大，鲁棒性低的问题，基于自抗扰控制理论，设计了速度控制器，有效解决上述问题。所设计的自抗扰速度控制器包括扩张状态观测器和非线性状态反馈控制律，前者将扰动作为扩展状态，后者将估计转速与给定转速之差通过非线性函数变换推导出控制律。该自抗扰控制器不需要直接测量外扰，也不需要知道扰动作用规律，凡是能够应用常规ＰＩＤ的场合，只要能数字化，都可采用。用Ｍａｔｌａｂ搭建系统仿真模型，在ｄＳＰＡＣＥ平台上进行在线实验。实验结果表明该自扰控制器不依赖于外扰数学模型，具有较好的抗扰性，有效降低了速度估计的超调量。感应电机常用于伺服系统中，系统要求可靠性高，高精度控制，因而此方法的应用前景十分广阔。

关　键　词：无传感器控制；自抗扰控制；感应电机；模型参考自适应

１　引　言
感应电机无传感器控制系统可以避免传感器的安装、维护和非线性等问题，近年来成为研究热点，其发展经历了从单纯的公式推导到现在与各种理论相结合的方法［１］，如基于模型参考自适应的速度估计（ＭＲＡＳ）［２３］，基于卡尔曼滤波的速度估计［４］，基于ＰＩ自适应法的速度估计［５］和滑模变结构［６］等方法，其中，ＭＲＡＳ方法因对电机参数变化不敏感，不依赖于操作者的操作经验等优点而受到广泛应用。但在基于ＭＲＡＳ的无传感器矢量调速系统中，当外界突加负载或有不确定扰动时，常规ＰＩＤ控制器的鲁棒性较低。许多学者曾提出诸如智能控制器［７］或“绝对不变性原理”和“内模原理”以解决该问题， “绝对不变性原理”需要测量外扰， “内模原理” 需要知道外扰模型，而实际应用中外扰很多情况下不易测量，模型也不易得到。自抗扰控制技术［８］不需要测量外扰，亦不需要外扰模型，且凡是能用常规ＰＩＤ的场合，只要能数字化，采用自抗扰控制器就会使其控制品质和控制精度有根本的提高，尤其是在恶劣环境中实现高速高精度控制的场合，自抗扰控制技术更能显出其优越性。自抗扰控制技术在感应电机控制［９］，同步电机位置估计［１０］等方面都有所应用，稳定性较好［１１］。本文采用模型参考自适应理论和自抗扰控制技术，设计了无传感器速度估计器和自抗扰控制器，较好地解决扰动的问题，同时使调速系统的超调减小，稳态和动态性能良好，系统鲁棒性较强，方法简单，便于操作。

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