自抗扰控制在多余度无刷直流电动机位置伺服系统中的应用

"这篇论文是2010年由马立丽、邢伟、郭宏和王大或在《北京航空航天大学学报》上发表的，主题聚焦于多余度无刷直流电动机的自抗扰控制技术，旨在提高位置伺服系统的性能。文章提出了一种基于自抗扰控制器的系统设计，该设计能够有效应对电机内部参数变化、齿槽效应、负载扰动以及余度降级等不确定性因素。" 正文: 在自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control, ADRC)理论框架下，针对多余度无刷直流电动机(BLDCM)的位置伺服系统，该研究提出了一种创新的解决方案。传统的控制策略往往难以适应电机运行过程中可能出现的各种扰动和不确定性，而ADRC提供了一种有效的应对方法。 首先，通过引入跟踪微分器，系统能够为给定位置信号创建一个平滑的过渡过程。这一设计有助于平衡系统的快速响应和超调问题，使得系统能够在保证快速响应的同时，减少过度振动，从而提升动态性能。 其次，扩张状态观测器（Extended State Observer, ESO）是ADRC的核心组成部分。它能将系统内外部的“总扰动”——包括电机内部参数的变化、齿槽效应以及负载扰动等——扩展为新的状态变量，并进行实时估计和动态补偿。这种补偿机制显著增强了系统对扰动的抑制能力，确保了系统的稳定性。 再者，通过非线性组合的设计，系统实现了误差大小与控制增益的智能匹配，即“小误差大增益、大误差小增益”。这意味着当误差小时，系统会给予较大的增益来快速收敛；相反，当误差较大时，系统会减小增益，防止过大的控制力导致系统不稳定。这样的策略提高了控制精度，优化了系统的稳态性能。 仿真结果显示，采用ADRC的多余度无刷直流电动机位置伺服系统在动态和静态性能上表现出色，不仅满足了预期的系统性能要求，还展现出对电机内部参数变化、余度降级、负载扰动等不确定性因素的强大鲁棒性。这一研究成果对于提升多余度无刷直流电动机的控制性能，特别是在面对复杂工况和不确定性因素时，具有重要的理论和实践价值。