摘要
永磁同步电机(PermanentMagneticSynchronousMachine，PMSM)具有运行可靠、功率密度高、转矩脉动小、动态性能好等优点，已被广泛应用于精密加工、运动控制等领域。但电机多个参数因本体温升和外部干扰等原因产生时变扰动时，影响其在位置控制的精度。本文以提高PMSM控制系统的抗干扰能力和控制精度为目标，提出一种基于遗忘因子递推最小二乘辨识(FFRLS)和径向基神经网络参数整定的PMSM改进自抗扰控制方法，进行以下几方面的研究。 首先，建立PMSM的基本数学模型，对模型中主要参数变化对控制系统产生的影响进行仿真分析，并对自抗扰(ADRC)控制理论进行阐述，为后续改进ADRC控制器的设计提供了理论基础。 其次，针对电流方程中定子电阻、电感、磁链时变导致的扰动问题，对电流微分方程进行分析获得扰动项，提出一种基于FFRLS的电流改进ADRC控制器，通过对各参数的在线辨识，对其扰动项进行精确补偿，并在MATLAB/Simulink环境下搭建系统仿真模型与传统PID进行仿真对比。仿真结果表明:与传统PID相比，本文提出的改进策略在额定转矩条件下的电流波动误差降低了16.16％，电磁转矩误差降低了23.08％，提高了电流环的抗扰动能力。 然后，针对运动方程中转动惯量受外部作用变化的扰动问题，对位置微分方程进行分析获得扰动项，提出一种基于FFRLS的位置改进ADRC控制器。通过对转动惯量的在线辨识，对其扰动项进行精确补偿，并利用径向基神经网络对位置控制器的系数进行整定优化。基于MATLAB/Simulink搭建系统仿真模型与传统PID进行仿真对比。结果表明:对比传统PID，在空载条件下输入连续正弦信号和给定信号，位置误差分别由原来的4.0％、3.0％降低至2.O％、1.O％;当负载转矩为额定转矩值时，位置误差由2.5％降低至0.3％;当负载转矩为额定转矩的3倍时，位置误差由23.O％降低至5.3％，实现了位置环抗扰动能力的提高。 最后，为验证各改进策略的正确性，本文搭建了PMSM位置控制系统:进行了控制电路设计、整流电路设计、逆变电路设计、采样电路、驱动电路设计及抗干扰设计，完成了PCB控制板的绘制、制作及软件的编制和调试，进行了相关实验。实验结果表明:与传统PID控制器相比，电流环改进ADRC对电流控制时，电流误差由6.4％降低到了1.53％;在位置控制实验中，通过给定位置信号，位置环改进ADRC的位置误差由0.56％降低到了0.15％，通过连续正弦位置信号，两控制器位置误差由8.75％降低到1.00％。实验结果验证了所提改进方法的有效性，提高了系统的抗干扰能力。
NETL