基于自抗扰控制器的无刷直流电机调速系统的建模与仿真

【摘要】：在分析自抗扰控制器和无刷直流电机数学模型的基础上,基于simulink的S-函数建立了无刷直流电机控制系统的仿真模型。自抗扰控制器主要由跟踪微分器(TD)、扩张状态观测器(ESO)及非线性状态误差反馈控制律(NLSEF)三部分组成。通过跟踪微分器能获得跟踪信号及相应的微分信号,具有较好的抑制噪声性能;扩张状态观测器(ESO)是自抗扰控制器的核心部件,相当于反馈线性化方法,可以将不确定非线性系统实时动态地转化为积分器串联型结构系统。非线性状态误差反馈控制律(NLSEF)实质上完成非线性PD的功能。本文从基本原理、离散算法和仿真实例三个层次上详尽分析了自抗扰控制器算法,并把这种具有较好的适应性和鲁棒性的控制算法应用于无刷直流电机调速控制系统。在分析无刷直流电机(BLDCM)数学模型的基础上,提出了无刷直流电机系统仿真建模的三相分时复用新方法。在Matlab/Simulink中建立独立的功能模块,例如,BLDCM本体模块(相电压相电流计算模块、反电势计算模块)、电磁转矩计算模块、转子位置计算模块、逻辑开关计算模块,再进行功能模块的有机结合,搭建出无刷直流电机系统的仿真模型。模型采用分段线性法生成梯形波反电势。仿真结果证明了该方法的有效性,为实际电机控制系统的设计提供了新的思路。