交流永磁伺服系统的自抗扰控制器技术方案

本实用新型专利技术公开了交流永磁伺服系统的自抗扰控制器，包括控制器壳体，控制器壳体外表面固定连接有显示器与操作板，操作板位于显示器的下方，控制器壳体内部固定连接有自抗扰控制器、信号发生器与操作控制器，自抗扰控制器包括非线性反馈控制器、扩展状态观测器与跟踪微分器，操作板与操作控制器通过信号线连接，操作控制器通过信号线连接信号发生器，信号发生器电性连接交流永磁伺服电动机，交流永磁伺服电动机电性连接操作控制器和跟踪微分器，操作控制器电性连接显示器，跟踪微分器、扩展状态观测器均与非线性反馈控制器通过信号线相连接；它可以实现既提高系统的快速性，又减小超调量的目的。

Auto disturbance rejection controller for AC permanent magnet servo system

The utility model discloses a self anti-interference controller for the AC permanent magnet servo system, including a controller shell. The external surface of the controller shell is fixedly connected with a display and operating board. The operating board is located below the display. The controller shell is fixed in a self disturbance rejection controller, a signal generator and an operating controller. The controller includes the nonlinear feedback controller, the extended state observer and the tracking differentiator, the operating board and the operation controller are connected through the signal line, the operation controller connects the signal generator through the signal line, the signal generator is electrically connected to the permanent magnet servo motor, and the electric connection operation control of the permanent magnet servo motor is communicated. The device and the tracking differentiator, the operation controller electric connection display, the tracking differentiator and the extended state observer are connected with the nonlinear feedback controller through the signal line; it can not only improve the speed of the system, but also reduce the overshoot.

【技术实现步骤摘要】
交流永磁伺服系统的自抗扰控制器
本技术涉及伺服系统控制器领域，更具体地说，涉及交流永磁伺服系统的自抗扰控制器。
技术介绍
早在70年代，小惯量的伺服直流电动机已经实用化了。到了70年代末期交流伺服系统开始发展，逐步实用化，AC伺服电动机的应用越来越广，并且还有取代DC伺服系统的趋势成为电气伺服系统的主流。永磁转子的同步伺服电动机由于永磁材料不断提高，价格不断下降，控制又比异步电机简单，容易实现高性能的缘故，所以永磁同步电机的AC伺服系统应用更为广泛。现有的交流永磁伺服系统中多采用PID控制器对交流永磁伺服电机进行控制，传统PID控制直接取参考给定与输出反馈之差作为控制信号，导致响应快速性与超调性的矛盾出现。
技术实现思路
1.要解决的技术问题针对现有技术中存在的问题，问题如下：响应快速性与超调性产生矛盾。2.技术方案为解决上述问题，本技术采用如下的技术方案。交流永磁伺服系统的自抗扰控制器，包括控制器壳体，所述控制器壳体外表面固定连接有显示器与操作板，所述操作板位于显示器的下方，所述控制器壳体内部固定连接有自抗扰控制器、信号发生器与操作控制器，所述自抗扰控制器包括非线性反馈控制器、扩展状态观测器与跟踪微分器，所述操作板与操作控制器通过信号线连接，所述操作控制器通过信号线连接信号发生器，所述信号发生器电性连接交流永磁伺服电动机，所述交流永磁伺服电动机电性连接操作控制器和跟踪微分器，所述操作控制器电性连接显示器，所述跟踪微分器、扩展状态观测器均与非线性反馈控制器通过信号线相连接，所述非线性反馈控制器与交流永磁伺服电动机通过信号线相连接，所述交流永磁伺服电动机和操作控制器均与外部电源通过导线电性连接。优选的，所述控制器壳体后侧开设有散热孔。优选的，所述操作控制器内部设置有信号放大电路。优选的，所述控制器壳体外侧设置有保护壳。3.有益效果相比于现有技术，本技术的优点在于：（1）本技术采用自抗扰控制器对交流永磁伺服电动机进行控制，通过自抗扰控制器中的跟踪微分器，为反馈信号安排过渡过程，避免了传统PID控制器不对反馈信号作任何处理便加入至控制器，从而造成因设定值的突变造成的控制信号的剧烈变动与输出信号的超调现象，扩展状态观测器可对含有未知外扰的非线性不确定对象加以补偿，反馈信号与干扰信号经跟踪微分器与扩展状态观测器处理后，再通过信号线传输至非线性反馈控制器，经非线性反馈控制器经过非线性组合，产生未包含扰动在内的控制信号，实现既提高系统的快速性，又减小超调量的目的。（2）本技术控制器壳体后侧设置的散热孔可使控制器在工作时可将热量散出，避免热量累积，操作控制器内部设置的信号放大电路可使各元件可在更高的信号下工作，控制器壳体外侧设置的保护壳用于保护控制器，延长控制器的使用寿命。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为本技术控制器的结构示意图；图3为本技术的信号传递示意图。图中标号说明：1、交流永磁伺服电动机；2、控制器壳体；3、显示器；4、操作板；5、自抗扰控制器；501、非线性反馈控制器；502、扩展状态观测器；503、跟踪微分器；6、信号发生器；7、操作控制器。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图；对本技术实施例中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技术一部分实施例；而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本技术保护的范围。请参阅图1-3，交流永磁伺服系统的自抗扰控制器，包括控制器壳体2，所述控制器壳体2外表面固定连接有显示器3与操作板4，所述操作板4位于显示器3的下方，所述控制器壳体2内部固定连接有自抗扰控制器5、信号发生器6与操作控制器7，所述自抗扰控制器5包括非线性反馈控制器501、扩展状态观测器502与跟踪微分器503，所述操作板4与操作控制器7通过信号线连接，所述操作控制器7通过信号线连接信号发生器6，所述信号发生器6电性连接交流永磁伺服电动机1，所述交流永磁伺服电动机1电性连接操作控制器7和跟踪微分器503，所述操作控制器7电性连接显示器3，所述跟踪微分器503、扩展状态观测器502均与非线性反馈控制器501通过信号线相连接，所述非线性反馈控制器501与交流永磁伺服电动机1通过信号线相连接，所述交流永磁伺服电动机1和操作控制器7均与外部电源通过导线电性连接。其中，在实际应用中，控制器壳体2后侧开设有散热孔，操作控制器7内部设置有信号放大电路，控制器壳体2外侧设置有保护壳；其中，操作板4、显示器3、信号发生器6、非线性反馈控制器501、扩展状态观测器502、跟踪微分器503均与操作控制器7通过信号线相连接。工作原理：第一步，将各元件组装完整，通过操作板4打开控制器与交流永磁伺服电动机1，外界电源为各元件提供电力；第二步，通过操作板4预设信号，操作控制器7接收操作板4输入的信号后控制信号发生器6产生信号使交流永磁伺服电动机1运动，交流永磁伺服电动机1开始转动后将当前转动状态经过信号线传递至操作控制器7与自抗扰控制器5，操作控制器7将该状态信息传送至显示器3进行显示，便于工作人员观察；第三步，自抗扰控制器5中跟踪微分器503对交流永磁伺服电动机1的反馈信号进行过渡，并且输出一个跟踪输入信号和一个输入信号的微分信号，避免传统PID控制器不对反馈信号做任何处理即加入到控制器，跟踪微分器503可快速无超调地跟踪输入信号并给出较好的微分信号，从而避免传统PID控制器中因设定值的突变造成的控制量的剧烈变动与输出信号的超调现象，此外扩展状态观测器502可对已知或未知的干扰信号做出补偿，反馈信号与干扰信号经由跟踪微分器503与扩展状态观测器502处理后再通过信号线传输至非线性反馈控制器501，经过非线性反馈控制器501进行非线性组合，产生未包含扰动在内的控制信号，实现既提高系统的快速性，又减小超调量的目的；第四步，当有外界干扰信号作用时，如突加负载时，重复第三步。以上所述；仅为本技术较佳的具体实施方式；但本技术的保护范围并不局限于此；任何熟悉本
的技术人员在本技术揭露的技术范围内；根据本技术的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
交流永磁伺服系统的自抗扰控制器，包括控制器壳体（2），其特征在于：所述控制器壳体（2）外表面固定连接有显示器（3）与操作板（4），所述操作板（4）位于显示器（3）的下方，所述控制器壳体（2）内部固定连接有自抗扰控制器（5）、信号发生器（6）与操作控制器（7），所述自抗扰控制器（5）包括非线性反馈控制器（501）、扩展状态观测器（502）与跟踪微分器（503），所述操作板（4）与操作控制器（7）通过信号线连接，所述操作控制器（7）通过信号线连接信号发生器（6），所述信号发生器（6）电性连接交流永磁伺服电动机（1），所述交流永磁伺服电动机（1）电性连接操作控制器（7）和跟踪微分器（503），所述操作控制器（7）电性连接显示器（3），所述跟踪微分器（503）、扩展状态观测器（502）均与非线性反馈控制器（501）通过信号线相连接，所述非线性反馈控制器（501）与交流永磁伺服电动机（1）通过信号线相连接，所述交流永磁伺服电动机（1）和操作控制器（7）均与外部电源通过导线电性连接。

【技术特征摘要】
1.交流永磁伺服系统的自抗扰控制器，包括控制器壳体（2），其特征在于：所述控制器壳体（2）外表面固定连接有显示器（3）与操作板（4），所述操作板（4）位于显示器（3）的下方，所述控制器壳体（2）内部固定连接有自抗扰控制器（5）、信号发生器（6）与操作控制器（7），所述自抗扰控制器（5）包括非线性反馈控制器（501）、扩展状态观测器（502）与跟踪微分器（503），所述操作板（4）与操作控制器（7）通过信号线连接，所述操作控制器（7）通过信号线连接信号发生器（6），所述信号发生器（6）电性连接交流永磁伺服电动机（1），所述交流永磁伺服电动机（1）电性连接操作控制器（7）和跟踪微分器（503），所述操作...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶瑜，
申请(专利权)人：长沙学院，
类型：新型
国别省市：湖南,43