基于自抗擾技術(shù)的感應電機無傳感器控制

沈艷霞，劉香霞
江南大學電氣自動化研究所，江蘇無錫

摘　　　要：針對感應電機無傳感器矢量控制系統(tǒng)速度估計超調(diào)量大，魯棒性低的問題，基于自抗擾控制理論，設計了速度控制器，有效解決上述問題。所設計的自抗擾速度控制器包括擴張狀態(tài)觀測器和非線性狀態(tài)反饋控制律，前者將擾動作為擴展狀態(tài)，后者將估計轉(zhuǎn)速與給定轉(zhuǎn)速之差通過非線性函數(shù)變換推導出控制律。該自抗擾控制器不需要直接測量外擾，也不需要知道擾動作用規(guī)律，凡是能夠應用常規(guī)ＰＩＤ的場合，只要能數(shù)字化，都可采用。用Ｍａｔｌａｂ搭建系統(tǒng)仿真模型，在ｄＳＰＡＣＥ平臺上進行在線實驗。實驗結(jié)果表明該自擾控制器不依賴于外擾數(shù)學模型，具有較好的抗擾性，有效降低了速度估計的超調(diào)量。感應電機常用于伺服系統(tǒng)中，系統(tǒng)要求可靠性高，高精度控制，因而此方法的應用前景十分廣闊。

關(guān)　鍵　詞：無傳感器控制；自抗擾控制；感應電機；模型參考自適應

１　引　言
感應電機無傳感器控制系統(tǒng)可以避免傳感器的安裝、維護和非線性等問題，近年來成為研究熱點，其發(fā)展經(jīng)歷了從單純的公式推導到現(xiàn)在與各種理論相結(jié)合的方法［１］，如基于模型參考自適應的速度估計（ＭＲＡＳ）［２�玻常荩�基于卡爾曼濾波的速度估計［４］，基于ＰＩ自適應法的速度估計［５］和滑模變結(jié)構(gòu)［６］等方法，其中，ＭＲＡＳ方法因?qū)﹄姍C參數(shù)變化不敏感，不依賴于操作者的操作經(jīng)驗等優(yōu)點而受到廣泛應用。但在基于ＭＲＡＳ的無傳感器矢量調(diào)速系統(tǒng)中，當外界突加負載或有不確定擾動時，常規(guī)ＰＩＤ控制器的魯棒性較低。許多學者曾提出諸如智能控制器［７］或“絕對不變性原理”和“內(nèi)模原理”以解決該問題， “絕對不變性原理”需要測量外擾， “內(nèi)模原理” 需要知道外擾模型，而實際應用中外擾很多情況下不易測量，模型也不易得到。自抗擾控制技術(shù)［８］不需要測量外擾，亦不需要外擾模型，且凡是能用常規(guī)ＰＩＤ的場合，只要能數(shù)字化，采用自抗擾控制器就會使其控制品質(zhì)和控制精度有根本的提高，尤其是在惡劣環(huán)境中實現(xiàn)高速高精度控制的場合，自抗擾控制技術(shù)更能顯出其優(yōu)越性。自抗擾控制技術(shù)在感應電機控制［９］，同步電機位置估計［１０］等方面都有所應用，穩(wěn)定性較好［１１］。本文采用模型參考自適應理論和自抗擾控制技術(shù)，設計了無傳感器速度估計器和自抗擾控制器，較好地解決擾動的問題，同時使調(diào)速系統(tǒng)的超調(diào)減小，穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能良好，系統(tǒng)魯棒性較強，方法簡單，便于操作。

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