【技术实现步骤摘要】
基于扰动补偿的PMSM伺服系统的快速有限时间复合控制方法
[0001]本专利技术涉及高精度伺服控制系统领域,尤其涉及一种基于扰动补偿的永磁同步电机(PMSM)伺服系统的快速有限时间复合控制方法。
技术介绍
[0002]永磁同步电机具有结构简单、功率因数高、气隙磁通密度高、结构紧凑、损耗小、调速范围广等特点,与其他交流电机相比具有明显的优势,在机器人、精密雷达、航空航天、数控机床等对电机性能、控制精度要求越来越高的领域,得到了广泛的应用。永磁同步电动机系统是一个多变量、非线性和强耦合的非线性系统,其在实际应用中总是存在许多扰动,这些扰动可能包括摩擦力矩、转矩波动、未建模动态和负载变化,这也导致了其控制器的设计不是一件容易的任务。如果控制器没有足够的能力消除这些扰动的影响,就会造成系统性能的下降,无法实现高性能的伺服控制。
[0003]一个提高系统的抗扰能力的方法,是采用干扰观测器对扰动进行估计,并在控制律中进行前馈补偿。针对于干扰观测器的设计,国内外学者进行了大量的研究。文献“谢传林,曾岳南,王发良,等.基于扰动补偿的PMSM转速环自抗扰控制器设计[J].微特电机,2017,45(12):53
‑
56.”设计了扩张状态观测器(ESO),观测和补偿PMSM系统在运行过程中存在的集总扰动。然而ESO仅能渐近无偏地估计常值干扰或扰动的一阶导数趋于0形式的干扰。文献“A.Wu,G.Duan.Design of Generalized PI Observers for Descriptor Linear ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于扰动补偿的PMSM伺服系统的快速有限时间复合控制方法,其特征在于:所述复合控制方法首先通过有限时间干扰观测器对伺服系统的集总扰动进行估计,并将扰动估计值进行前馈补偿;同时,将转速参考信号的导数进行前馈补偿;最后,得到了基于扰动补偿的快速有限时间复合控制律,将其作为快速有限时间复合速度控制器,以实现永磁同步电机伺服系统在扰动影响下的控制。2.根据权利要求1所述的基于扰动补偿的PMSM伺服系统的快速有限时间复合控制方法,其特征在于:所述复合控制方法,具体为:步骤1:设定电机转速参考信号ω
*
,采集永磁同步电机伺服系统的实际转速反馈信号ω;步骤2:通过有限时间干扰观测器FTDO计算系统扰动估计值z0;所述有限时间干扰观测器FTDO的建立方法为:其中,ω是电机实际转速,u为快速有限时间复合控制器的输出,l
i
,r
i
为观测器的增益和幂值,J是电机和负载的总的等效扰动惯量,是ω的估计值,sign(
·
)为符号函数,z0是系统扰动d(t)的估计值;z
j
是d(t)的j阶导数的估计值,j=1,...,n;K
t
=3n
p
ψ
f
/2,其中,n
p
为极对数,ψ
f
为转子上永久磁体产生的磁势;步骤3:通过快速有限时间复合控制器FFTC计算控制器的输出控制量;所述快速有限时间复合控制器FFTC的控制律计算方法为:其中,u为快速有限时间复合控制器的输出,J表示电机和负载的总的等效扰动惯量,K
t
=3n
p
ψ
f
/2,其中n
p
为极对数,ψ
f
为转子上永久磁体产生的磁势;表示对设定转速参考信号ω
*
进行求导得到的前馈补偿信号,k
p1
>0、k
p2
>0、0<α1<1<α2,z0表示FTDO计算的系统扰动估计值,sig
α
(ω
*
‑
ω)=sign(ω
*
‑
ω)|ω
*
‑
ω|
α
,sign(
...
【专利技术属性】
技术研发人员:李世华,彭楠,任冠丞,王翔宇,钱巍,杨凯峰,
申请(专利权)人:东南大学,
类型:发明
国别省市:
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