趙永生，劉 鶴，范云生，柳 健

(大連海事大學(xué)船舶電氣工程學(xué)院，大連 116026)

0 引言

近年來，永磁同步電機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)應(yīng)用中[1-2],但是制造工藝需要消耗稀土資源，考慮到稀土材料的高成本和有限的供應(yīng)，開關(guān)磁阻電機(jī)(switched reluctance motor，SRM)以自身的雙凸極結(jié)構(gòu)同時(shí)配備高磁導(dǎo)率硅鋼片脫穎而出，其在調(diào)速時(shí)可以頻繁啟動(dòng)，最小限度的影響電機(jī)自身性能，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獨(dú)特等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中主要應(yīng)用于新能源電動(dòng)車，航空電機(jī)，起重機(jī)等場合[3-6]。通常SRM通過機(jī)械式轉(zhuǎn)子位置傳感器提供的位置信號(hào)，然后通過公式轉(zhuǎn)換、編程計(jì)算得到轉(zhuǎn)子位置信息。傳統(tǒng)的位置傳感器[7]不但使電機(jī)結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，而且使系統(tǒng)的可靠性和環(huán)境適應(yīng)性變低，維護(hù)困難，電機(jī)體積增加，成本增加，限制了SRM的適用范圍。因此，為了減少位置傳感器安裝體積和應(yīng)用環(huán)境的影響有多種無傳感器方法[8-12]被提出來，代替系統(tǒng)中的位置傳感器，利用多種估計(jì)方法對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行估計(jì)。以上這些方法利用開關(guān)磁阻電機(jī)的三相繞組電流電壓預(yù)測到的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，位置角與實(shí)際編碼器測量值存在一定的差值，將波動(dòng)差值采用低通濾波器進(jìn)行平滑處理，使得預(yù)測的轉(zhuǎn)子速度大小趨于穩(wěn)定值，波動(dòng)減小，最后將處理的信號(hào)輸入到使用PI控制器中，保證控制策略在整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)正常運(yùn)行；但是，采用傳統(tǒng)的PI控制在抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)效果不明顯，在開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制系統(tǒng)初始導(dǎo)通時(shí)存在超調(diào)量大的問題。

針對(duì)PI控制缺陷，韓京清[13]提出自抗擾控制(active disturbance rejection control，ADRC)。同時(shí)ADRC在永磁同步電機(jī)無位置控制方面得到應(yīng)用。滕青芳等[14]在永磁同步電機(jī)模型轉(zhuǎn)矩預(yù)測控制系統(tǒng)中引用無位置傳感器自抗擾控制，并且與傳統(tǒng)PI控制下的轉(zhuǎn)矩控制做出比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明改進(jìn)后的無位置傳感器模型預(yù)測轉(zhuǎn)矩控制表現(xiàn)出良好的魯棒性，抗干擾能力加強(qiáng)。文建平、曾岳南、孫凱等[15-17]將自抗擾控制應(yīng)用到永磁同步電機(jī)速度環(huán)與電流環(huán)控制中，提高了電機(jī)d軸，q軸的電流跟蹤效果與精度，通過描述函數(shù)改進(jìn)電流非線性震蕩控制性能，最終實(shí)現(xiàn)永磁同步電機(jī)無位置傳感器轉(zhuǎn)子位置估計(jì)。

本文提出一種開關(guān)磁阻電機(jī)滑模自抗擾控制(sliding mode active disturbance rejection control，SM_ADRC)方法，將該方法應(yīng)用于開關(guān)磁阻電機(jī)簡化磁鏈法無位置傳感器調(diào)速系統(tǒng)中。具體體現(xiàn)為將滑?？刂撇呗砸氲紸DRC調(diào)速系統(tǒng)中，對(duì)非線性控制率進(jìn)行改進(jìn)，代替PI調(diào)速控制模塊。仿真結(jié)果表明，改進(jìn)的方法能夠加快開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器調(diào)速系統(tǒng)的響應(yīng)速度，同時(shí)兼顧濾波，減小超調(diào)的作用，該方法具有良好的控制性能。

1 SRM 數(shù)學(xué)模型

SRM的各相繞組上的電壓平衡方程為：

(1)

式中，u為相繞組的母線電壓；R為相繞組的電阻；i為相繞組電流；θ為角度位置；ψ為相繞組磁鏈。

由式(1)推導(dǎo)出磁鏈計(jì)算表達(dá)式為：

(2)

式中，ψ(0)為磁鏈初始值，取ψ(0)=0。

將式(2)離散化，公式如下：

(3)

式中，k為采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)；T為步長，即采樣周期。

由于開關(guān)磁阻電機(jī)氣隙隨轉(zhuǎn)子位置變化，電機(jī)磁鏈，轉(zhuǎn)子位置，電流呈現(xiàn)二元非線性函數(shù)；為了準(zhǔn)確描述電機(jī)特性，通常獲取到實(shí)際電機(jī)磁鏈信息的方法有多種，例如有限元仿真通過輸入電機(jī)各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)構(gòu)造電機(jī)模型得到數(shù)據(jù)，或者采用實(shí)際對(duì)電機(jī)堵轉(zhuǎn)的方法獲取樣本數(shù)據(jù)信息；本文通過對(duì)電機(jī)進(jìn)行堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，測量電機(jī)的非線性特性；首先，使得開關(guān)磁阻電機(jī)的磁鏈測量磁鏈的值時(shí)需要先把電機(jī)的轉(zhuǎn)子固定在電感最小的位置，導(dǎo)通該相位，電流達(dá)到峰值后延時(shí)幾秒以后再關(guān)斷，實(shí)時(shí)的記錄繞組的電流與電壓值，然后再將電機(jī)轉(zhuǎn)到預(yù)先設(shè)定好的待測角度位置上，重復(fù)上述的過程，最后把測量得到的電壓與電流值代入式(3)處理。

通過整理信息計(jì)算就可以得到磁鏈值。圖1為實(shí)測的磁鏈特性關(guān)于電流變化的曲線。圖2客觀顯示電流-角度-磁鏈三者的三維關(guān)系。

圖1 堵轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)得到的樣機(jī)磁鏈特性曲線 圖2 開關(guān)磁阻電機(jī)電流-角度-磁鏈三維圖

2 改進(jìn)的ADRC控制器

2.1 傳統(tǒng)的ADRC組成介紹

ADRC控制器在傳統(tǒng)比例積分(PI)調(diào)速的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，ADRC的主要組成部分包括跟蹤微分器(TD)，非線性控制率(NLSEF)，擴(kuò)張觀測器(ESO)，擾動(dòng)等四部分組成。TD微分跟蹤器主要對(duì)輸入的開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行過度調(diào)節(jié)，使其輸出平滑的轉(zhuǎn)速信號(hào)，用于下階段轉(zhuǎn)速信號(hào)的比較；非線性控制率(NLSEF)用于接收開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)速給定信號(hào)，與擴(kuò)張觀測器對(duì)電機(jī)的估測信號(hào)的估測差值，通過設(shè)置控制規(guī)律得到控制信號(hào)u0；ESO(擴(kuò)張觀測器)的作用是對(duì)開關(guān)磁阻轉(zhuǎn)速進(jìn)行觀測，得到開關(guān)磁阻電機(jī)速度控制系統(tǒng)不確定的部分(負(fù)載轉(zhuǎn)矩)的估計(jì)值。擾動(dòng)補(bǔ)償部分根據(jù)計(jì)算的開關(guān)磁阻電機(jī)對(duì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩及外部干擾量不確定部分的估計(jì)值來對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的非線性控制器輸出量u0進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償后的效果在抑制擾動(dòng)方面更加明顯，系統(tǒng)魯棒性加強(qiáng)。

圖3 傳統(tǒng)ADRC調(diào)速系統(tǒng)組成框圖

(1)TD微分器介紹

(4)

式中，ω*為開關(guān)磁阻系統(tǒng)運(yùn)行給定的參考轉(zhuǎn)速；ω1為開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)過程中安排過渡的給定轉(zhuǎn)速值；β0為速度跟蹤因子，其取值利用試湊法得到；α0為非線性因子，一般取值在0.5左右；δ0取值一般在0.01～0.1左右。

(2)NLSEF非線性控制器介紹

(5)

(6)

在非線性控制率中：ω1為來自微分控制器的輸出轉(zhuǎn)速信號(hào)；z21為擴(kuò)張觀測器對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的預(yù)測估計(jì)信號(hào)，此時(shí)信號(hào)相當(dāng)于利用濾波模塊進(jìn)行濾波后的信號(hào)，處理后的信號(hào)穩(wěn)定，波動(dòng)小，抗干擾能力加強(qiáng)；δ為在開關(guān)磁阻電機(jī)控制中的濾波因子。

(3)ESO擴(kuò)張觀測器介紹

(7)

式中，ω為轉(zhuǎn)子角速度的實(shí)際值，實(shí)際值是根據(jù)開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器時(shí)，根據(jù)磁鏈信息對(duì)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速進(jìn)行估測，代替?zhèn)鞲衅餍畔⒅苯舆M(jìn)行測量得到的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；z21為在擴(kuò)張觀測器開關(guān)磁阻電機(jī)角速度的估計(jì)值；z22為對(duì)擾動(dòng)量的估計(jì)；β2、β3、α2、α3、δ2、δ3為可調(diào)參數(shù)，通常情況下α0的取值范圍在[0,1]內(nèi)，δ0取值范圍在[0.01,0.1]區(qū)間內(nèi)。

2.2 改進(jìn)的滑模ADRC介紹

為了減少開關(guān)磁阻電機(jī)實(shí)際工程實(shí)踐中試驗(yàn)值，提高開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的魯棒性，在PI速度控制器改進(jìn)為ADRC速度控制器的基礎(chǔ)上，將ADRC控制器中的非線性控制率引入滑?？刂?slide mode control，SMC)，用于對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的速度，電流，磁鏈等參數(shù)的整定效果，更好地控制輸出電機(jī)的速度與轉(zhuǎn)子位置角。考慮開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器調(diào)速過程輸入輸出變量的單調(diào)性，將滑?？刂埔氲介_關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的速度控制器中，具體設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 改進(jìn)滑模速度控制器系統(tǒng)框圖

針對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器調(diào)速系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用過程的實(shí)用性，引入積分滑模理論與ADRC控制相結(jié)合，由于滑模面加入積分項(xiàng)，整個(gè)開關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子位置穩(wěn)態(tài)誤差比例減小，抖振波動(dòng)減小。其中積分滑模面s表達(dá)式如下：

(8)

式中，c為引入的開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速模塊積分項(xiàng)系數(shù)，c>0。為了保證轉(zhuǎn)速跟蹤性能，將SRM轉(zhuǎn)速誤差作為改進(jìn)速度控制器的輸入量，通過對(duì)變量進(jìn)行積分滑模設(shè)計(jì)，使得滑模面趨于穩(wěn)定，具體設(shè)計(jì)的開關(guān)磁阻電機(jī)非線性速度控制器公式如下：

(9)

式中，ω*為給定的開關(guān)磁阻電機(jī)期望轉(zhuǎn)速；ω為根據(jù)開關(guān)磁阻電機(jī)磁鏈信息估計(jì)濾波后的轉(zhuǎn)速；x1為轉(zhuǎn)速誤差；x2為對(duì)應(yīng)的滑模自抗擾控制器的非線性控制率輸入。具體的滑模公式轉(zhuǎn)換如公式(10)所示。

(10)

滑模趨近率的選擇：

(11)

u0=-(ceω+ks+εsgn(s))

(12)

2.3 穩(wěn)定性證明分析

(13)

式中，ε，k為可調(diào)增益參數(shù)，且均大于0，在選取合適的值情況下，改進(jìn)后的非線性滑?？刂破髂軌蜈呌诜€(wěn)定，最終改進(jìn)后的非線性控制器為：

(14)

3 無位置傳感器控制方法

3.1 簡化磁鏈法分析

在上述速度控制器優(yōu)化完畢后，將優(yōu)化的速度控制器模塊與開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制系統(tǒng)相結(jié)合，其中，開關(guān)磁阻電機(jī)無位置控制方法采用簡化磁鏈法進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置角度的預(yù)測，將預(yù)測的信號(hào)經(jīng)過濾波后應(yīng)用于調(diào)速系統(tǒng)中。該方法還需要準(zhǔn)確確定關(guān)斷角位置及關(guān)斷角處的磁鏈信息，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。通過實(shí)時(shí)判斷電機(jī)是否到達(dá)設(shè)定的關(guān)斷角位置，根據(jù)電機(jī)磁鏈，電流初始終止位置對(duì)比圖分析。在實(shí)際運(yùn)行過程中無法絕對(duì)的取值到磁鏈相等，需要設(shè)置一定閾值區(qū)間值σ，且σ取值為0.01；實(shí)時(shí)的磁鏈通過式(2)進(jìn)行計(jì)算，優(yōu)化磁鏈模型通過上述建模獲取。圖5描述了電機(jī)確定關(guān)斷角位置的邏輯框圖。

圖5 簡化磁鏈法在關(guān)斷角處的換相信號(hào)圖

3.2 轉(zhuǎn)速與角度估計(jì)

根據(jù)上述方法獲取到開關(guān)磁阻電機(jī)在關(guān)斷角處的換相脈沖信號(hào)，在換相信號(hào)基礎(chǔ)上，需要對(duì)脈沖間隔內(nèi)的對(duì)應(yīng)的開關(guān)磁阻電機(jī)估測位置的差值進(jìn)行計(jì)算，在一個(gè)完整的導(dǎo)通區(qū)間內(nèi)對(duì)應(yīng)3次換相，每個(gè)完整的導(dǎo)通區(qū)間對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子機(jī)械角度為45°，具體的計(jì)算公式為：

(15)

式中，m為開關(guān)磁阻電機(jī)相數(shù)；Nr為轉(zhuǎn)子極數(shù)。

在獲取到開關(guān)磁阻電機(jī)相鄰關(guān)斷角之間的轉(zhuǎn)子位置角差值后，通過編程計(jì)算在此間隔角度內(nèi)的步長個(gè)數(shù)，進(jìn)而計(jì)算出間隔時(shí)間ΔT，最后通過間隔轉(zhuǎn)子角度差值與間隔時(shí)間的比值計(jì)算出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速作為SRD系統(tǒng)的反饋轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

(16)

在實(shí)際搭建仿真應(yīng)用中，電壓與電流收到外界干擾會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，并造成測量誤差，為了解決干擾對(duì)預(yù)測轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速造成的不必要干擾，需要對(duì)仿真及實(shí)驗(yàn)輸出曲線進(jìn)行濾波處理，保證整個(gè)簡化磁鏈法閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。轉(zhuǎn)子的任意位置可由式(17)估算：

(17)

轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)到一次關(guān)斷角的位置，通過預(yù)先設(shè)定的值進(jìn)行判斷，判斷符合就會(huì)確定一次正確的轉(zhuǎn)子位置，相當(dāng)于及時(shí)復(fù)位信號(hào)判斷，避免多次積分帶來的轉(zhuǎn)子累計(jì)誤差。

4 仿真驗(yàn)證

為了驗(yàn)證上述方法的可行性和穩(wěn)定性，基于MATLAB/Simulink搭建的PI控制器與改進(jìn)的滑模自抗擾控制器應(yīng)用于上述無位置傳感器轉(zhuǎn)子位置控制策略中。改進(jìn)后的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制系統(tǒng)框圖如圖6所示，為了更好控制開關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)行，需要對(duì)樣機(jī)參數(shù)進(jìn)行了解，具體參數(shù)如表1所示。

圖6 12/8三相SRM無位置傳感器的速度控制系統(tǒng)框圖

表1 開關(guān)磁阻電機(jī)樣機(jī)數(shù)據(jù)表

在開關(guān)磁阻電機(jī)給定轉(zhuǎn)速600 r/min，負(fù)載轉(zhuǎn)矩0.5 N·m時(shí)，如圖7所示。通過傳統(tǒng)PI與ADRC、滑模ADRC三者對(duì)比結(jié)果發(fā)現(xiàn)，本文的方法能夠平穩(wěn)，快速的跟蹤到預(yù)先設(shè)定的給定轉(zhuǎn)速，魯棒性增強(qiáng)，超調(diào)減小。

開關(guān)磁阻電機(jī)在0.5 s時(shí)，開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器調(diào)速系統(tǒng)由600 r/min變化為800 r/min，傳統(tǒng)PI與ADRC、滑模ADRC三者對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化對(duì)比圖如圖8所示，通過觀察發(fā)現(xiàn)，3種控制方式均能夠跟蹤到給定的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，且改進(jìn)后的控制策略啟動(dòng)過程快，超調(diào)量小，動(dòng)態(tài)性能良好。

圖7 給定轉(zhuǎn)速控制策略下三者對(duì)比圖 圖8 變轉(zhuǎn)速前后策略對(duì)比圖

首先，在開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)正常啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，給定開關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)行速度為600 r/min，負(fù)載轉(zhuǎn)矩0.5 N·m將通過簡化磁鏈法得到的預(yù)測轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速應(yīng)用于整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)中，然后通過實(shí)際轉(zhuǎn)速與濾波后的估計(jì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行對(duì)比，最后將兩者控制調(diào)速策略中對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置角進(jìn)行對(duì)比分析，轉(zhuǎn)子位置估計(jì)角度與實(shí)際角度的差值可以直觀的觀察到控制策略的效果，具體如圖9和圖10所示。

(a) 傳統(tǒng)PI調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)子預(yù)測轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速 (b) 傳統(tǒng)PI調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)子預(yù)測位置與實(shí)際位置

(c) 傳統(tǒng)PI調(diào)速系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置與實(shí)際位置差值

(a) SM-ADRC調(diào)速系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子估計(jì)與實(shí)際轉(zhuǎn)速 (b) SM-ADRC調(diào)速系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子估計(jì)位置與實(shí)際位置

(c) SM-ADRC調(diào)速系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置與實(shí)際位置差值

可以看出，新的控制策略不僅在開關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速控制策略具有良好的控制性能，而且在開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子預(yù)測與實(shí)際轉(zhuǎn)速的誤差減小，波動(dòng)減小，精度有所提高。

圖11和圖12描述開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制系統(tǒng)在1 s時(shí)，轉(zhuǎn)速600 r/min時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩從1 N·m變化為4 N·m變化的曲線，從圖中可以觀察到利用傳統(tǒng)PI控制的調(diào)速系統(tǒng)在變轉(zhuǎn)矩時(shí)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)較大，變化不平穩(wěn)，電流受到估計(jì)轉(zhuǎn)速濾波影響較大，改進(jìn)后的控制策略在負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化時(shí)更加順暢、平滑、抗擾動(dòng)能力加強(qiáng)。

(a) 變轉(zhuǎn)矩時(shí)，傳統(tǒng)PI控制策略下電流 (b) 變轉(zhuǎn)矩時(shí)，傳統(tǒng)PI控制策略下負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化

(c) 變轉(zhuǎn)速時(shí)，傳統(tǒng)PI控制策略下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化

(a) 變轉(zhuǎn)矩時(shí)，改進(jìn)ADRC控制策略下電流 (b) 變轉(zhuǎn)矩時(shí)，改進(jìn)ADRC控制策略下負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化

(c) 變轉(zhuǎn)矩時(shí),改進(jìn)ADRC控制策略下轉(zhuǎn)矩變化

圖13和圖14描述開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制系統(tǒng)在0.8 s時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩為2 N·m，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速由500 r/min變化為700 r/min曲線對(duì)比圖，其中包括轉(zhuǎn)子的估計(jì)轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速對(duì)比效果，轉(zhuǎn)子估計(jì)位置與實(shí)際位置及其差值。通過觀察發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)后的開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角預(yù)測誤差與實(shí)際誤差減小，波動(dòng)比例縮小。

(a) 變轉(zhuǎn)速時(shí)，傳統(tǒng)PI控制策略下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化 (b) 變轉(zhuǎn)速時(shí)，傳統(tǒng)PI控制策略下轉(zhuǎn)子位置變化

(c) 變轉(zhuǎn)速時(shí)，傳統(tǒng)PI控制策略下轉(zhuǎn)子估計(jì)誤差圖

(a) 變轉(zhuǎn)速時(shí)，改進(jìn)ADRC控制策略下轉(zhuǎn)子估計(jì)誤差圖 (b) 變轉(zhuǎn)速時(shí)，改進(jìn)ADRC控制策略下轉(zhuǎn)子估計(jì)誤差圖

(c) 變轉(zhuǎn)速時(shí)，改進(jìn)ADRC控制策略下轉(zhuǎn)子估計(jì)誤差圖

5 結(jié)論

為了解決傳統(tǒng)PI速度控制器中的超調(diào)量大以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度緩慢等問題，本文將滑模與自抗擾原理理論引入開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制系統(tǒng)速度環(huán)，取代傳統(tǒng)的PI速度控制器，通過PI、SM-ADRC進(jìn)行比較，通過仿真觀測最終得出結(jié)論如下：

(1)開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器系統(tǒng)轉(zhuǎn)速環(huán)采用滑模自抗擾控制算法時(shí)，速度的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度更快，超調(diào)量更小。

(2)能夠?qū)崿F(xiàn)PI與濾波共同作用，輸出的電流信號(hào)更加穩(wěn)定，根據(jù)開關(guān)磁阻電機(jī)的繞組電流，電壓，關(guān)斷角處磁鏈組成的開關(guān)磁阻電機(jī)無位置傳感器控制系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)子位置預(yù)測精度提高，預(yù)測誤差波動(dòng)更小，提高系統(tǒng)的擾動(dòng)性能，具有良好的控制性能。