论文摘要
异步电机在现代工业中的应用非常广泛,因此对异步电机的高性能控制显得异常重要。然而在实时控制中存在严重的外部干扰、参数变化和非线性不确定因素,因而基于精确电机参数的准确解耦很难实现,并且磁通和转矩的动态性能也受到严重的影响。为了提高调速系统的动态性能,该文提出了非线性自抗扰控制器。ADRC控制器是20世纪九十年代由我国的韩京清研究员提出来的一种新型控制器,它能够克服经典PID控制器快速性与超调性之间的矛盾,提高控制系统的性能。对于异步电机这样一个较为复杂的控制对象,在高性能的控制策略中提高其磁通观测的精度至关重要,实现控制系统的快速而准确的调节也有重要意义。本文研究了ADRC的基本理论,分析了自抗扰控制器的内部结构及其各基本组成部分的功能。自抗扰控制器由三部分组成：跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律。利用扩张状态观测器,自抗扰控制器可以估计出系统状态变量及其广义导数,从而实现异步电机的精确解耦。此外,上述控制方案不需要精确电机参数就可实现干扰补偿。这使得自抗扰控制器的设计能够不依赖于异步电机的精确数学模型。结合异步电机这个控制对象,在前人研究的基础上,设计了用于异步电机转子磁通定向矢量控制的ADRC控制器,建立了基于ADRC的仿真系统。仿真结果表明,相对于经典PID控制器,自抗扰控制器在较宽的调速范围内具有更好的动态性能,对负载扰动、电机参数变化都具有更好的鲁捧性。