【技术实现步骤摘要】
一种无刷直流电机伺服系统扰动抑制与高精度跟踪控制方法
本专利技术主要涉及到电机控制
，特指一种无刷直流电机伺服系统扰动抑制与高精度跟踪控制方法。
技术介绍
无刷直流电机采用电子换向器换向，不仅保持了有刷直流电机良好的动、静态特性，而且避免了电刷换向器带来的固有缺陷，其具有结构简单、运行效率高、输出转矩大等优点。因此广泛应用于国防、航空航天、汽车电子、机器人、工业过程控制等领域。在实际应用中，无刷直流电机伺服系统经常需要对周期性信号进行高精度跟踪。基于内模原理的重复控制是解决这类控制问题的有效方法，其实质是将周期信号的内部模型植入到重复控制器中，通过纯滞后正反馈环节将上一个周期的控制输入信号添加到本周期的控制输入中，调节并产生本周期的控制输入，如此循序渐进，最终实现对任意周期信号的高精度跟踪或抑制。但是，相比于原反馈控制系统，引入重复控制器后构成的重复控制系统在改善周期信号控制性能的同时，降低了非周期信号(或周期与重复控制器时滞常数不同的周期信号)控制性能，重复控制系统不能抑制非周期扰动。在实际应用过程中，无刷直...
【技术保护点】
1.一种无刷直流电机伺服系统扰动抑制与高精度跟踪控制方法，其特征在于，步骤包括：/n步骤S1：根据电压平衡方程和转矩平衡方程建立含有扰动的无刷直流电机伺服系统状态空间模型；/n步骤S2：根据无刷直流电机伺服系统状态空间模型设计降阶扩张状态观测器，实现对非匹配总扰动f(t，x
【技术特征摘要】
1.一种无刷直流电机伺服系统扰动抑制与高精度跟踪控制方法，其特征在于，步骤包括：
步骤S1：根据电压平衡方程和转矩平衡方程建立含有扰动的无刷直流电机伺服系统状态空间模型；
步骤S2：根据无刷直流电机伺服系统状态空间模型设计降阶扩张状态观测器，实现对非匹配总扰动f(t，xp，Mc)和电枢电流i(t)的实时估计；
步骤S3：根据参考输入的周期性特征设计改进型重复控制器，构造周期性参考输入信号发生器；
步骤S4：构建基于状态反馈控制器、扰动补偿器、重复控制器、前馈补偿器的复合控制器，同时实现伺服系统对非匹配扰动的有效抑制和对周期性参考输入的精确跟踪。
2.根据权利要求1所述的无刷直流电机伺服系统扰动抑制与高精度跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述伺服系统状态空间模型的建立步骤包括：
步骤S101：三相桥式无刷直流电机采用两两导通方式，即任意时刻只有两相电枢绕组导通，第三相悬空；假设驱动电路的功率器件为理想开关，电机的反电动势为梯形波，忽略续流二极管的电流，忽略粘滞阻尼，由电压平衡与转矩平衡可得无刷直流电机伺服系统微分方程：
其中，w(t)为电机旋转角速度，i(t)为电枢电流，u(t)为电枢电压，J为电机转子转动惯量，Ls为相电感，R为相电阻，ke为反电动势系数，p为电机极对数，Mc(t)为负载转矩；设J＝J0(1+ΔJ)，J0是转动惯量标称值，ΔJ是摄动量。
步骤S102：取状态变量为xp(t)＝[w(t)i(t)]T，系统输出为yp(t)＝w(t)，定义总扰动为建立无刷直流电机伺服系统状态空间模型：
其中Cp＝[10]。
3.根据权利要求2所述的无刷直流电机伺服系统扰动抑制与高精度跟踪控制方法，其特征在于，总扰动f(t，xp，Mc)和控制输入u(t)不在同一通道，属于非匹配扰动。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的无刷直流电机伺服系统扰动抑制与高精度跟踪控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述降阶扩张状态观测器的构建步骤包括：
步骤S201：定义扩张状态变量x3(t)＝f(t，xp，Mc)，设则增广系统状态空间模型为：
其中：
步骤S202：状态x1(t)＝w(t)即为系统输出，输出转速由霍尔传感器位置信号精确计算得到；对电流i(t)和总扰动f(t，xp，Mc)进行估计即可，观测器由三阶降为二阶；
步骤S2...
【专利技术属性】
技术研发人员：周兰，姜福喜，张铸，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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