自抗扰控制技术提升交流永磁伺服系统的性能

"自抗扰控制在交流永磁同步伺服系统的研究" 本文主要探讨了自抗扰控制技术在交流永磁同步伺服系统中的应用及其优势。交流永磁同步电机（PMSM）因其高功率密度、简洁结构和优异性能在伺服驱动领域占据了重要地位。然而，传统的PID控制器由于其线性特性，在面对非线性的PMSM系统时往往无法实现最佳控制效果。 现代控制理论如最优控制、自适应控制和滑模变理论虽能提升电机性能，但它们在处理多变量、强耦合的交流永磁同步电机时，会面临复杂的计算问题，且需要高性能硬件支持，导致成本增加。此外，模糊控制和神经网络等智能控制策略虽然在理论上可行，但实际应用中存在设计难度大、计算复杂度高的问题。 自抗扰控制（ADRC）提供了一种解决办法。它将PMSM的交叉耦合项视为扰动，通过扩张状态观测器来估计并补偿内外扰动的影响，从而实现系统的完全解耦，简化为积分串联型结构。这种方式增强了系统对环境变化的适应性，提高了鲁棒性，并降低了设计和实施的复杂性。 文中详细介绍了PMSM的数学模型，通常是在忽略某些非线性因素后，建立的简化模型，如转子旋转坐标系下的面装式永磁同步电机模型。这种模型为控制器设计提供了基础。 在自抗扰速度控制器的设计中，文章提到了转速环控制系统模型，强调了在转子磁场矢量定向的两相同步坐标系上的控制策略。自抗扰控制器能够实时观测和补偿扰动，使得系统能够有效地跟踪目标速度，从而提高伺服系统的性能。 通过实验验证，文章证明了自抗扰控制方案在交流永磁同步电机伺服系统中的有效性，展示了其在控制性能和实用性方面的优越性。这一研究为PMSM的控制提供了新的思路，对于实际工程应用具有重要的参考价值。