一种基于齿隙补偿的永磁同步电机伺服系统的抗干扰复合控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于齿隙补偿的永磁同步电机伺服系统的抗干扰复合控制方法，该发明专利技术基于非线性系统辨识、有限时间干扰观测器和滑模控制技术，首先，基于永磁同步电机的矢量控制方案，得到电流PI控制闭环的电机系统；其次，针对近似死区齿隙非线性模型，采用非线性最小二乘迭代算法对齿隙模型的关键参数进行辨识；第三，根据辨识的齿隙模型估计齿轮传动力矩；针对系统中存在的集总扰动，设计有限时间收敛的高阶滑模观测器对集总扰动进行观测；最后，结合齿轮传动力矩和集总扰动的估计，设计了基于滑模技术的复合抗干扰控制器。该方案有效抑制齿隙非线性和其他系统不确定性与扰动因素的影响，具有较强的抗干扰能力，保证了系统的跟踪性能和稳态精度。了系统的跟踪性能和稳态精度。了系统的跟踪性能和稳态精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于齿隙补偿的永磁同步电机伺服系统的抗干扰复合控制方法


[0001]本专利技术涉及一种含齿隙非线性和不确定性扰动的永磁同步电机伺服系统的复合抗干扰伺服控制方法，属于运动控制与伺服的


技术介绍

[0002]近年来，伴随着先进控制理论和现代科学技术的飞速发展，伺服系统在生产实践中得到了广泛的应用，永磁同步电机也在电机控制理论和电力电子技术的发展下得到迅速的推广。但是永磁同步电机伺服系统中存在的非线性环节、参数不确定性和负载扰动是制约其控制性能的主要因素，尤其是在高精度的应用场合。随着微电子技术和集成电路技术的发展，伺服系统硬件设备的计算能力大幅度提高，使得对系统进行精确建模成为可能，同时许多先进的非线性控制算法得以研究并在运动控制领域成功应用，例如自适应控制、有限时间控制、滑模控制、自抗扰控制等。
[0003]齿隙非线性是伺服系统中的一种常见非线性因素，因为永磁同步电机交流伺服系统的典型结构形式是：由高速伺服电机驱动减速传动机构，再由减速机构带动负载运动，完成能量的转换，这样的结构中不可避免地存在齿隙等非线性因素的影响。齿隙非本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于齿隙补偿的永磁同步电机伺服系统的抗干扰复合控制方法，其特征在于，步骤如下：步骤一、永磁同步电机采用矢量控制方案，实施的矢量控制策略，采用PI控制器对电流环进行闭环控制；步骤二、采用近似死区模型作为齿隙非线性环节的数学模型，采用非线性最小二乘迭代算法对近似死区模型进行离线辨识；步骤三、根据步骤二辨识得到的齿隙模型，估计伺服系统的齿轮传动力矩；将系统中存在的干扰与不确定性因素当做系统的集总扰动，利用高阶滑模观测器对集总扰动进行估计；步骤四、针对步骤一中的电流闭环电机系统，基于滑模控制技术，在控制设计中利用步骤三估计得到的齿轮传动力矩和集总扰动对系统进行补偿，设计复合抗干扰伺服控制器，对伺服系统的位置进行控制。2.根据权利要求1所述的抗干扰复合控制方法，其特征在于：所述步骤一中永磁同步电机矢量控制下的模型如下：式中，u
d
、u
q
分别为d、q轴的电压，R
s
为定子电阻，i
d
、i
q
分别为d、q轴的电流，ψ
d
、ψ
q
分别为d、
q
轴的等效磁链，p
n
为永磁同步电机的极对数，θ
m
为电机机械角度值，ω
m
为电机机械角度值，ψ
f
为转子磁链，L为定子绕组在d、q轴的等效电感，T
e
为电机电磁转矩，J
m
为电机的转动惯量，τ为传动机构传动力矩，C1为粘滞摩擦系数；所述步骤一中电流的PI闭环控制为u
d
＝k
p
(i
d*-i
d
)+k
i
∫(i
d*-i
d
)dt,u
q
＝k
p
(i
q*-i
q
)+k
i
∫(i
q*-i
q
)dt,式中，k
p
和k
i
分别为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世华，桂建伟，周丹，曹为理，孙振兴，王佐，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一六研究所，
类型：发明
国别省市：