中國電機工程學(xué)報基于自抗擾控制器的無刷直流電機控制系統(tǒng)夏長亮，李正軍，楊榮，祁溫雅，修杰（天津大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院，天津市南開區(qū)30072）對象模型優(yōu)點的基礎(chǔ)上，通過改進經(jīng)典pid固有缺陷而形成的新型控制器，性能優(yōu)良并且算法簡單。無刷直流電機作v為一個非線性系統(tǒng)，采用經(jīng)典pid控制難以得到滿意的控制效果。為了提篼控制系統(tǒng)的動態(tài)性能和魯棒性，文中給出了無刷直流電機的自抗擾控制方案。該控制方案不需要精確電機參數(shù)就可以實現(xiàn)干擾補償，控制器的設(shè)計也不需要建立電機的精確數(shù)學(xué)模型。自抗擾控制器利用其內(nèi)部的擴張狀態(tài)觀測器可以估計出系統(tǒng)的內(nèi)外擾動，據(jù)此將電機等效為由兩基金項目：天津市應(yīng)用基礎(chǔ)研究計劃重點項目（043802011）；天津市科技攻關(guān)計劃重大科技工程項目（053182811）。

個非線性系統(tǒng)構(gòu)成的串聯(lián)對象，然后設(shè)計兩個一階自抗擾控制器實現(xiàn)對電機的內(nèi)外環(huán)控制，內(nèi)環(huán)控制電流，外環(huán)控制轉(zhuǎn)速自抗擾控制器參數(shù)的整定和相應(yīng)的控制算法通過軟件實現(xiàn)。

無刷直流電機自抗擾控制圖控制器，adrc2和z/組成整個系統(tǒng)的內(nèi)環(huán)，adrc1和zs組成整個系統(tǒng)的外環(huán)，設(shè)計時先把內(nèi)環(huán)的傳遞函數(shù)當作1，認為廣直接控制5：s，設(shè)計adrc1，然后把i‘作為的輸入，i跟蹤二據(jù)此設(shè)計adrc2.選擇適當?shù)膮?shù)，保證擴張狀態(tài)觀測器能很好地估計出系統(tǒng)總擾動的實時作用量，兩個非線性時變子系統(tǒng)就被近似地變成兩個積無刷直流電機硬件控制框圖系統(tǒng)通過霍爾元件檢測電機轉(zhuǎn)子位置信號，dsp將位置信號轉(zhuǎn)化為速度信號，速度信號作為15的輸出量送入adrc1，非線性反饋控制律計算后得到的控制量為adrc2的給定輸入，1/的輸出量即控制電路主回路電流由dsp的a/d單元得到，adrc2輸出的控制量通過dsp的事件單元（eva）轉(zhuǎn)化為占空比不同的方波來實現(xiàn)對樣機的控制。速度環(huán)采樣周期為15ms，電流環(huán)采樣周期為3.2叫。

為系統(tǒng)空載且給定轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速時樣機的轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線和速度跟蹤曲線。

樣機空載轉(zhuǎn)速響應(yīng)和跟蹤曲線顯示出：①樣機起動時轉(zhuǎn)速響應(yīng)快并且超調(diào)小，解決了經(jīng)典pid控制響應(yīng)快速時超調(diào)大的矛盾；②整定參數(shù)后的adrc1可以很好地跟蹤速度輸出。

為樣機空載且給定轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速時控制系統(tǒng)主回路的電流實際曲線和跟蹤曲線。

主回路電流曲線和跟蹤曲線為突加一定負載時樣機轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線。由圖可得，當系統(tǒng)受到一定的外來擾動時能自動對擾動進行動態(tài)補償，驗證了自抗擾控制器具有良好的空載加外擾時樣機轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線主回路中串入0.2q電阻模擬樣機相電阻發(fā)生變化。電機轉(zhuǎn)速響應(yīng)圖如所示。將該曲線與相電阻變化前的響應(yīng)曲線進行比較，結(jié)果表明，當電機參數(shù)發(fā)生變化時控制系統(tǒng)依然保持很好的動態(tài)性能，具有較強的魯棒性。

電機參數(shù)發(fā)生變化后的樣機轉(zhuǎn)速響應(yīng)結(jié)束語為提高無刷直流電機控制系統(tǒng)的性能，本文根據(jù)自抗擾控制原理給出了電機的新型控制方案。該方案具有以下優(yōu)點：算法簡單，便于工程應(yīng)用，控制器設(shè)計只需電機的轉(zhuǎn)速子系統(tǒng)和電流子系統(tǒng)的時間尺度，而不依賴電機的精確模型。

性能優(yōu)良，響應(yīng)快并且超調(diào)小，一定范圍內(nèi)的負載變化和電機參數(shù)的變化不影響整個控制系統(tǒng)的品質(zhì)，魯棒性強。