1 面装式永磁同步电机的数学模型

鲁棒非线性伺服控制及应用
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(1){uq=Rsiq+Lddiqdt+ωLdid+ωΨfud=Rsid+LddiddtωLqiqTe=1.5npΨfiq=Jdωrdt+kfωr+TLdθrdt=ωr

(1)参数说明

永磁同步电机参数列表.xlsx
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(2)间接参数

(2)b=1.5npΨf/J=1120.

function pa=parameters()

%% 永磁同步电机参数列表
pa.Ld=31.87*1e-3;
pa.Lq=31.87*1e-3;
pa.Rs=13;
pa.np=4;
pa.omega=50;
pa.Te=0.64;
pa.J=0.17*1e-4;%由于转动惯量过小,因此负载转矩TL对系统影响很大
pa.kf=0.2;
pa.psi_f=3.175*1e-3;
pa.b=1.5*pa.np*pa.psi_f/pa.J;

end

2 位置伺服控制策略

(1)使用状态空间描述

变量代换(3)x1=iq,x2=id,x3=ωr,x4=θr.

状态空间(4){x˙1=1Lq(uqRsx1ωLdx2ωΨf)x˙2=1Ld(udRsx2+ωLqx1)x˙3=1J(1.5npΨfx1kfx3TL)x˙4=x3

(2)位置(机械转角)控制要求

  • 机械转角θr=x4作为系统的受控输出;
  • 交轴电流 iq=x1 作为控制输入量(限幅);
  • 直轴电流 id=x2 目标值为0;

(3)串联系统分析

Chenglin Li:自抗扰控制理论(四)ADRC控制串级系统

Chenglin Li:自抗扰控制理论(二十)无人机的级联系统

Chenglin Li:自抗扰控制理论(二十二)串级系统发散问题

Chenglin Li:自抗扰控制理论(二十七)耦合系统和串联系统综合

  • 电流系统是两个一阶系统

(5){x˙1=1Lq(uqRsx1ωLdx2ωΨf)x˙2=1Ld(udRsx2+ωLqx1)

  • 位置-转角系统是二阶非线性系统

(6){x˙3=1J(1.5npΨfx1kfx3TL)x˙4=x3

3 数值仿真-位置伺服控制

(1)仿真模块

(2)仿真结果(暂不考虑x1饱和输入限幅)

4 数值仿真-角度伺服控制

(7)ω˙r=x˙3=1J(1.5npΨfx1kfx3TL)

(1)仿真模块-系统被控输出是角度

(2)仿真结果(暂不考虑x1饱和输入限幅)

(3)负载转矩设置

function TL = fcn(t)

if(t>=5 && t<=6)
    TL=1+0.1;%由于转动惯量过小,因此负载转矩TL对系统影响很大
else
    TL=1;
end

5 总结

(1)可以将LADRC控制器换成PID控制器;

(2)由于转动惯量过小,因此负载转矩TL对系统影响很大;

(3)负载转矩波动引起系统输出很大的超调量,可以采用CNF的思想来削减超调量;

(4)对于交轴电流x1饱和输入限幅的情况,可以参考TOC的方法或者引用Lan Weiyao和Chen Benming对于CNF+饱和输入的研究文章;

——2021.07.24—