基于改進(jìn)型自抗擾控制器的無(wú)刷直流電機(jī)控制研究

基于改進(jìn)型自抗擾控制器的無(wú)刷直流電機(jī)控制研究

摘要：無(wú)刷直流電機(jī)（BrushlessDirectCurrentMotor，BLDCM）具有體積小、轉(zhuǎn)速高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、電動(dòng)汽車和無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域。本文以無(wú)刷直流電機(jī)為研究對(duì)象，提出一種基于改進(jìn)型自抗擾控制器（ImprovedActiveDisturbanceRejectionController，IADRC）的控制方法。通過(guò)對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)的建模和分析，設(shè)計(jì)了控制器的內(nèi)環(huán)和外環(huán)，并利用IADRC的自抗擾技術(shù)，有效地抑制了外界擾動(dòng)的影響。仿真結(jié)果表明，該控制器具有良好的控制性能和魯棒性，能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)刷直流電機(jī)的精確控制。

關(guān)鍵詞：無(wú)刷直流電機(jī)；改進(jìn)型自抗擾控制器；控制性能；魯棒性

1.引言

無(wú)刷直流電機(jī)作為一種新型的電機(jī)結(jié)構(gòu)，具有轉(zhuǎn)速高、效率高、功率密度大等優(yōu)勢(shì)，因此在工業(yè)自動(dòng)化、電動(dòng)汽車和無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。為了滿足對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)精確控制的需求，人們提出了各種各樣的控制方法。其中，自抗擾控制（ActiveDisturbanceRejectionControl，ADRC）以其優(yōu)秀的控制性能，成為無(wú)刷直流電機(jī)控制的重要方法之一。

2.無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的建模

為了設(shè)計(jì)控制器，首先需要建立無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。無(wú)刷直流電機(jī)由轉(zhuǎn)子和定子組成，轉(zhuǎn)子上帶有永磁體，定子上繞有三相繞組。通過(guò)對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的電磁特性和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析，可以得到無(wú)刷直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。在本文中，我們采用了帶有電子換相器的無(wú)刷直流電機(jī)模型。

3.基于IADRC的無(wú)刷直流電機(jī)控制方法

為了實(shí)現(xiàn)無(wú)刷直流電機(jī)的精確控制，本文提出了一種基于IADRC的控制方法。IADRC是自抗擾控制的一種改進(jìn)方法，通過(guò)引入一種新的誤差動(dòng)態(tài)觀測(cè)器，能夠更好地抑制外界擾動(dòng)對(duì)控制系統(tǒng)的影響。

4.控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在本文中，我們?cè)O(shè)計(jì)了無(wú)刷直流電機(jī)的控制器，并通過(guò)MATLAB/Simulink進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。首先，我們?cè)O(shè)計(jì)了電流環(huán)的控制器，采用IADRC的內(nèi)環(huán)控制方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的精確控制。然后，我們?cè)O(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)速環(huán)的控制器，采用IADRC的外環(huán)控制方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速的精確控制。

5.仿真結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，我們可以看到，采用基于IADRC的控制方法，能夠有效地抑制外界擾動(dòng)的影響。在電流控制和轉(zhuǎn)速控制方面，該方法都具有良好的控制性能和魯棒性。

6.結(jié)論

本文研究了基于改進(jìn)型自抗擾控制器的無(wú)刷直流電機(jī)控制方法。通過(guò)對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)的建模和分析，設(shè)計(jì)了控制器的內(nèi)環(huán)和外環(huán)，并采用IADRC的自抗擾技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)刷直流電機(jī)的精確控制。仿真結(jié)果表明，該控制方法具有良好的控制性能和魯棒性，可為無(wú)刷直流電機(jī)的實(shí)際應(yīng)用提供指導(dǎo)。

綜上所述，本文提出了一種基于改進(jìn)型自抗擾控制器的無(wú)刷直流電機(jī)控制方法，并通過(guò)MATLAB/Simulink進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。通過(guò)設(shè)計(jì)電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)的控制器，并采用IADRC的自抗擾技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電流和轉(zhuǎn)速的