基于自抗扰控制的双环伺服系统详解

基于自抗扰控制器的交流直线永磁同步伺服电机速度控制系统_刘德君

基于自抗扰控制器的交流直线永磁同步伺服电机速度控制系统*刘德君1,2　郭庆鼎1　翁秀华11.沈阳工业大学　2.北华大学摘要:根据三相交流直线永磁同步伺服电机的非线性动态模型,采用自抗扰控制器的方法,对系统的内部扰动和外部扰动进行观测,并加以补偿。

仿真结果表明,采用自抗扰控制器具有较好的动态性能以及对负载扰动、电动机参数变化都具有较好的鲁棒性。

关键词:交流直线永磁同步伺服电机　自抗扰控制器　扩张状态观测器Speed Control System of AC Linear Permanent Magnet SynchronousServo Motor Based on Auto -disturbance Rejection ControllerLiu Dejun Guo Qing ding Weng XiuhuaAbstract :Accordin g to the nonlinear dynamic math ematical model of the th ree -phase AC linear perman ent magnet synchronous s ervo motor(AC-LPM SM ),the inn er disturbance and outside dis tu rban ce can be ob served w ith the auto-dis tu rban ce rejection controller(ADRC),and us e it to offs et the sys tem.T he res ults of s imulation tes t indicate that the ADRC h as good dynamic perfor mance and th e strong robus tnes s to both load disturbance an d the p arametric variation of m otor. Keywords :AC linear perm anent magnet s yn chronou s servo motor (AC -LPM S M )　auto -dis tu rban ce r ejec-tion con tr oller(ADRC)　extended s tate ober cer (ESO)　*　国家自然科学基金资助项目(50075057)1　引言在高性能的位置、速度系统,目前主要依据精确的数学模型加上其它一些控制方法,它们在实际应用中有较好的应用。

基于变结构自抗扰控制器的永磁同步电动机伺服系统_周腊吾

驱动控制 rive and control 周腊吾，严伟，匡江传（湖南大学，湖南长沙 410082 ）摘要：设计了一种新型永磁同步电动机变结构自抗扰位置伺服控制系统。通过对控制器的变结构设计，使得在保持原控制器特点的同时减少了可调参数，并改善了系统控制性能；通过对交轴输出方程的分析，提出了一种新的位置变结构自抗扰控制方案，在保证系统动态性能的同时，提高了抗负载扰动的能力。仿真结果表明，改进后的无超调、控制精度高的特点，对负载及系统内部参数变化具有较强的鲁棒性。系统具有响应速度快、关键词：永磁同步电动机；伺服系统；位置环；变结构控制；自抗扰控制中图分类号：TM351 文献标识码：A 文章编号：1004 － 7018 （ 2012 ） 02 － 0055 － 04 PMSM Servo System Based on Variable Structure Active － Disturbance Rejection Controller ZHOU La － wu， YAN wei， KUANG Jiang － chuan （ Hunan University，Changsha 410082 ， China） Abstract： A novel variable structure active － disturbance rejection position controller of permanent magnet synchronous motor（ PMSM） servo system was presented． The original features of controller were maintained， and the adjustable parame ters were reduced based on the variable structure designing． Through the analysis of cross － axis output equation， a new po sition variable structure active － disturbance rejection controller （ VS － ADRC ） scheme was proposed． The system dynamic performance was ensured， while the ability of the anti － load disturbance was improved． Simulation results show that the im proved system with strong robustness to load and parameter changes within the system has fast response，no overshoot and the high control accuracy characteristics． Key words： PMSM； servo system； position loop； variable structure control； ADRC 状态观测器（ ESO ）和非线性状态误差反馈控制律 0引言（ NLSEF）的变结构改进，既保持了原控制器特点，又永磁同步电动机（以下简称 PMSM）因其高功率减少了可调参数，并改善了系统控制性能；结合位置［1 ］高转矩电流比、低损耗等优点而被广泛应转速环和电流环，设计了一种新的变结构自抗扰密度、环、用于高精度数控机床、位置控制器，印刷、机器人等位置控制系统在保证系统动态性能的同时，提高了系中；然而作为一个典型的非线性复杂控制对象，其模统鲁棒性。仿真结果表明，改进后的系统具有响应型具有多变量耦合等特点；系统自身控制参数变化速度迅速、无超调、稳态精度高，对负载及系统扰动基于及负载未知变化会影响系统控制精度，要实现对电鲁棒性强的特点。变机高精度的位置控制，必须消除此干扰。结 1 PMSM 的数学模型［2 ］构常规控制方法一般采用 PID 控制，其算法简自 PMSM d － q 坐标结构如图 1 所示。在该坐标抗单、易于实现，能满足一定范围内的控制要求，但其扰克服自身及系统外部扰动性能方面较弱，控制精度中电机转子以同步电角速度 ω 旋转，假定其空间磁控制［3 － 4 ］、不高。复杂控制方法有逆系统控制场呈正弦分布，自适应控且忽略磁路饱和，不计磁滞和涡流损器的［5 － 6 ］［7 － 8 ］和滑模控制等方法，都需已知被控对象当 PMSM 转子结构为表贴式时有 L d = L q = 永制耗影响， L，模型和扰动模型，且对参数依赖性强、系统鲁棒性在此条件下，采用 i d = 0 矢量控制策略时，得到同磁［ 9 － 10 ］同［11 ］步差。智能控制无需知道被控对象的精确模型，对步坐标系下 PMSM 的状态方程：电系统扰动鲁棒性好，但算法复杂、控制系统成本较高。动机 PMSM 本文提出了一种变结构自抗扰位置伺伺服控制系统。将变结构控制（ VSC ）引入到位置自抗服系统扰控制器（ ADRC ）的设计中，通过对控制器中扩张

基于遗传算法的模糊自抗扰PID双环直流调速系统

基于遗传算法的模糊自抗扰PID双环直流调速系统刘小斌;陈增强【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2015(34)10【摘要】本文将遗传算法与模糊控制相结合，针对工程上通常采用直流调速系统，详细分析双闭环调速系统的模糊自整定PID控制，设计了模糊控制器并对直流双闭环调速系统进行建模，分别对系统的电流环、转速环的动态性能、抗干扰性能进行仿真分析，最后，与传统PID控制进行比较，可见模糊自整定控制可以大大提高控制效果、增强抗扰性能、加快系统响应速度快，具有良好的动态性能。

%This paper combined the genetic algorithms and fuzzy control, made a detailed analysis of fuzzy self-tuning PID control of double-loop speed control system based on the DC speed control system commonly used for engineering, designed the fuzzy controller, conducted DC double-loop speed control system modeling, made the simulation analysis of the current loop of system, the dynamic performance of the speed loop and the anti-jamming performance respectively, and finally compared it with the traditional PID control, which showed that fuzzy self-tuning control could greatly improve the control performance, enhance the anti-interference performance and speed up the system response and had good dynamic performance.【总页数】2页(P217-218)【作者】刘小斌;陈增强【作者单位】东北石油大学电气信息工程学院，大庆163318;南开大学计算机与控制工程学院，天津300071【正文语种】中文【中图分类】TP273【相关文献】1.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 [J], 邰治新;胡广大;徐传芳2.基于改进遗传算法的高压直流输电系统逆变器定电压自抗扰控制器的设计 [J], 王炳国;王东;郑春生;董纪国3.基于自抗扰控制器的直流双闭环调速系统 [J], 徐晗;徐宇;刘德君4.基于遗传算法的模糊自整定双环直流调速系统 [J], 李梦达;刘小斌;刘国发;吕妍5.基于模糊PID算法的双闭环直流调速系统中的设计 [J], 朱嵘涛;陈希湘因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

自动控制原理伺服系统知识点总结

自动控制原理伺服系统知识点总结自动控制原理中的伺服系统是一种常见而重要的控制系统，广泛应用于工业控制、机械运动控制以及航空航天等领域。

本文将对伺服系统的基本概念、结构和运作原理进行总结，希望能够帮助读者对伺服系统有更加清晰的了解。

一、基本概念伺服系统是一种能够接受输入信号并对其进行控制输出的系统。

它由控制器、执行机构和反馈装置组成。

其中，控制器用于根据输入信号生成控制指令，执行机构负责根据控制指令产生运动，而反馈装置则用于获取系统的输出信息，并将其与输入信号进行比较，实现闭环控制。

二、结构伺服系统的基本结构包括传感器、控制器、执行器和负载。

传感器用于测量系统的输出变量，并将其转化为电信号。

控制器接收传感器的信号，经过运算后生成控制信号，并将其送往执行器。

执行器根据控制信号产生相应的输出力或扭矩，作用于负载上，使其发生所需的运动。

三、运作原理伺服系统的运作原理涉及到反馈控制和误差校正两个方面。

当输入信号经过控制器处理后，由执行器产生的输出会引起系统输出变量的变化。

此时，反馈装置会将实际输出信息与期望输出进行比较，并计算出误差信号。

控制器根据误差信号进行调整，通过对执行机构施加合适的控制力或扭矩，使得系统输出逐渐趋近于期望输出。

这个过程是一个不断校正误差的闭环反馈控制过程。

四、常见的伺服系统类型1. 位置伺服系统：通过控制执行机构的位置来实现对负载位置的控制，常见的应用包括数控机床和机械臂等。

2. 速度伺服系统：通过控制执行机构的速度来实现对负载速度的控制，常见的应用包括汽车巡航控制和搬运机械等。

3. 力/扭矩伺服系统：通过控制执行机构施加的力或扭矩来实现对负载的控制，常见的应用包括机器人抓取和飞行器控制等。

五、伺服系统的性能指标伺服系统的性能指标通常包括稳定性、精度和动态响应速度等。

稳定性指系统在受到外部扰动时，是否能够快速恢复到期望状态。

精度指系统输出与期望输出之间的偏差大小。

动态响应速度指系统输出达到稳定状态所需要的时间。

基于自抗扰控制永磁同步电机伺服系统研究

第４６卷第１２期２０１３年１２月
皴粕
ＭＩＣＲＯＭＯＴＯＲＳ
Ｖｏ１．４６．Ｎｏ．１２
Ｄｅｃ．２０１３
基于自抗扰控制永磁同步电机伺服系统研究
陈茂胜
（中国科学院长春光学精密机械与物理研究所小卫星技术国家地方联合工程研究中心，长春１３００３３）摘要：为抑制干扰力矩对永磁同步电机（ＰＭＳＭ）伺服系统性能的影响，提出采用自抗扰控制器（ＡＤＲＣ）以提高伺
ｔｈｅｓｐｅｅｄｌｏｏｐｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｗｅｒｅｄｏｎｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔｏｆＡＤＲＣｗａｓｃａｒｉｅｒｄｏｕｔ．Ｓｉｍｕｌａ —
服系统的性能。首先，采用ｉ＝０的矢量控制策略建立了永磁同步电机伺服系统模型；然后，分析干扰力矩对伺服
系统性能的影响，并在Ｍａｔｌａｂ中仿真分析速度环分别采用ＰＩ、ＡＤＲＣ控制器伺服系统的性能；最后，对ＰＭＳＭ伺服
系统的速度采用ＡＤＲＣ控制算法进行实验验证。实验结果表明：采用ＡＤＲＣ算法能够有效抑制系统中干扰力矩的影
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｏｉｎｈｉｂｉｔｔｈｅｉｎｌｆｕｅｎｃｅｏｆｄｉｓｔｕｒｂｉｎｇｔｏｒｑｕｅｏｎｔｈｅＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒ

基于自抗扰控制器的交流位置伺服系统

中图分类号：ＴＭ３１５文献标识码：Ａ
ＡＣＰｓｔｏｅｖｙｔｍｓｄｏｔｅｄｓｕｂｎｅＲｅｅｔｎＣｎｒｌｒｏｉｉｎＳｒｏＳｓｅＢａｅｎＡｃｉ — ｉｔｒａｃｊｃｉｏｔｏｌｖｏｅ
ＴＥＮＧ —ｉ，Ｕｕｗｅ。ｏｎ — ｈｅ。ＥｏｎｙＦｕｌｎＨＹ — ｎＬＩＨｇｓｎｇＧＨｇ— ｕ
Ｎａｊｎ１０６Ｊｉｎｓ，ｈｎ）ｎｉｇ２０１，ａｇｕＣｉａＡｂｔａｔＢｓｄｏｃｉｅｄｓｕｂｎｅｒｊｃｉｎｃｎｒｌｒＡＤＲＣ）ｔｅｒ，ｏｅｏｉｉｎｃｎｒｌｒｏｓｒｃ：ａｅｎａｔ — ｉｔｒａｃｅｅｔｏｔｏｌ（ｖｏｅｈｏｙａｎｖｌｐｓｔｏｏｔｏｌｆｅ
ｓｔｍｏｖｄｉｒｎｓｔｏｎｆｅｅｅｃｐｉｉｎ．ＴｈｅｙｓｅｂｙｐｒｉｎｇａｔａｉｉｏｒｒｆｒｎｅｏｓｔｏＥＳＯｂｓｒｓｔｓｕｂｎｃｓａｏｍｐｎｓｔｓｏｅｖｅｈｅｄｉｔｒａｅｎｄｃｅａｅ
到ＡＣ的输出中，高系统的抗扰动能力；ＬＥＤＲ提ＮＳＦ实现非线性调节器以提高系统的控制精度。仿真和实验结果表明，位置伺服系统具有高控制精度、速响应无超调、鲁棒性的特点。该快强关键词：磁同步电机；置伺服系统；永位自抗扰控制器

基于自抗扰控制器的交流位置伺服系统_滕福林

［］４５对系统ＡＤＲＣ控制器－不依赖于扰动模型，总扰动具有很强的鲁棒性，实现方法简单。ＡＤ－
）；）江苏省自然科学基金项目（南京工程学院科研启动项目（１０ＫＪＤ４７０００１ＹＫＪ２０１００４基金项目：，：滕福林（男，博士，讲师，１９７８－）Ｅｍａｉｌｔｅｎｆｕｌｉｎ０９２０＠１６３．ｃｏｍ作者简介：ｇ
提出一种新颖的基于自抗扰控制器（的永磁同步电机（位置伺服系统。外环由ＡＡＤＲＣ）ＰＭＳＭ）Ｄ摘要：－内环由Ｐ共同组成新颖的位置伺服系统控制器。ＡＲＣ实现位置环调节器，Ｉ调节器实现电流闭环，ＤＲＣ由跟、扩张状态观测器（和非线性状态误差反馈率（组成。Ｔ踪微分器（ＴＤ）ＥＳＯ）ＮＬＳＥＦ）Ｄ通过为目标信号安排合适的过渡过程克服了系统响应中快速性和超调之间的矛盾；ＥＳＯ精确观测系统的扰动并把扰动作用补偿到Ａ提高系统的抗扰动能力；ＤＲＣ的输出中，ＮＬＳＥＦ实现非线性调节器以提高系统的控制精度。仿真和实验结果表明，该位置伺服系统具有高控制精度、快速响应无超调、强鲁棒性的特点。关键词：永磁同步电机；位置伺服系统；自抗扰控制器中图分类号：ＴＭ３５１文献标识码：Ａ
｛
２自抗扰控制器
ＰＩＤ控制器的优点是通过控制目标值和实际值之间的误差来确定消除此误差的控制策略，缺点是直接由目标信号和反馈信号作差求取误差的容易形成超调；由误方法会造成很大的初始误差，差直接求取微分信号，会引入噪声干扰；加权和策略不是最优的ＰＩＤ组合方式。ＡＤＲＣ是由跟踪微分器Ｔ扩张状态观测器ＥＤ、ＳＯ和非线性状态误差反馈律ＮＬＳＥＦ共同组成的。ＡＤＲＣ不仅继承了ＰＩＤ的优点，ＡＤＲＣ还可以为目标信号安排合适的过渡过程；合理提取微分信号；实现Ｐ利用扩张状态观ＩＤ非线性组合；测器对系统总扰动进行估计和补偿等。对目标信号安ＴＤ根据被控对象的承受能力，同时提供一阶导数的动态环排合适的过渡过程，节。过渡过程及其微分作为ＮＬＳＥＦ的输入信号。过渡过程避免了跟踪误差的剧烈变化，从而解决了ＰＩＤ控制中快速性和超调之间矛盾。ＴＤ输出的过渡过程及最优综合函数ｓａｔ分别如下式：

基于自抗扰控制永磁同步电机交流伺服系统研究

第1"期2017年12月组合机床与自动化加工技术Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing TechnitjueNo. 12Dec. 2017文章编号：1001 -2265(2017)12-0089-05D01：10. 13462/j. c n k i. m m tam t. 2017. 12.022基于自抗扰控制永磁同步电机交流伺服系统研究刘敦平，程明(南京工业大学电气工程与控制科学学院，南京211816)摘要：以一种用于电机测试设备的全闭环三轴交流祠服驱动自动定位安装台架为研究平台，针对三轴传动系统升降<轴在工作工程中存在的干扰力矩严重影响永磁同步电机（Perm anent Magnet Synchronous M otor，PMSM &祠服系统性能的问题。

为了克服电机及负载在内的广义被控对象不确定性因素和非线性因素对系统性能造成的影响，提出了一种改进的基于自抗扰控制器（Auto D isturbanceRejection C o n tro lle r，ADRC&的P M SM位置祠服系统。

自抗扰控制将系统所有扰动量作为系统的一个状态变量，利用扩张状态观测器对扰动进行在线估计，并根据估计结果对扰动进行前馈补偿控制，从而抑制扰动对整个祠服控制系统的影响。

最后，通过搭建Matlab/S im u lin k仿真实验平台，实验结果表明，自抗扰控制器对电机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的适应性和鲁棒性，控制系统具有优良的动态性能。

关键词：位置祠服系统；自抗扰控制器；永磁同步电机中图分类号:T H166;TG506 文献标识码:AResearch on AC Servo System of Permanent Magnet SynchronousMotor Based on Auto Disturbance Rejection ControlLIU Dun-ping,CHENG M ing(College of Electrical Engineering and Control Science，Nanjing Tech University，Nanjing211816%China)Abstract:In a closed loop for three axis ACservo motor drive test equipment installed automatic positioningbench as the research platform，aiming at tlie disturbance torque transmission system of elevating Z axis existin the work of engineering of three axis serious permanent magnet synchronous motor(Permanent Synchronous Motor，PMSM)ser'vo system performance problems.The influence factors and nonlinear factors of generalized contxt^lled object in order to overcome the motor and load，the unc performance of tlie system，improve the system anti-interference ability，put forward a kind of ADRC basedon improved (Auto Disturbance Rejection Controller，ADRC)of PMSM position servo system.ADRCcon-trol system all the disturbance as a state variable of the system，the extended s tate observer to disturbance，and according to the estimation results of disturbance feedforward compensation cont by inhibiting the effect of disturbance o n the whole servo control system.Finally，by setting up the Matlab/Simulink simulation platform，the experimental results show that tlie ADRC contxt^ller of motor model uncertainty and external disturbance has strong adaptability and robustnes，the control system has namic performance.Key words:position servo system;ADRC;PMSM〇引言永磁同步电机在PMSM位置伺服系统中，作为一个多变量、时变的非线性以及强耦合的控制对象，具有非线性和不确定性等特征，被广泛的应用在高性能、低速运动控制领域[1]。

基于滑模自抗扰的永磁同步电机伺服控制策略探究

第34卷第4期2020年12月开封大学学报JOURNAL OF KAIFENG UNIVERSITYVol.34No.4Dec.2020基于滑模自抗扰的永磁同步电机伺服控制策略探究吴栋(开封市脫贫攻坚信息中心，河南开封475000)摘要:针对具有外部负载、转动惯量和电枢电阻变化等外部扰动与内部不确定性的永磁同步电动机，设计了一个基于滑模自抗扰控制器的伺服控制系统.通过对永磁同步电机伺服系统进行数学模型构建,将系统参数变化引起内部不确定性及外部随机扰动视为“总扰动”，设计过渡过程与线性扩张状态观测器进行观测并补偿，使得系统响应快速无超调地跟踪输入信号，滑模状态反馈使闭环伺服系统实现快速稳定控制，并通过李雅普诺夫方法，证明其一致稳定性.仿真和试验均表明，与传统PID和线性自抗扰控制相比，这种基于滑模自抗扰的控制策略更能抑制负载变化和转动惯量变化引起的扰动.关键词:永磁同步电机;滑模控制；自抗扰控制；不确定性；外部扰动中图分类号:TP272文献标识码0引言目前,永磁同步电机(PMSM)是工业应用中最常见的伺服系统执行机构，它具有体积小、控制方便、工作效率高、电磁转矩大等优点.永磁同步电动机具有非线性和强耦合等特征.高精度的伺服系统要求伺服电机在外部出现大的扰动时保证仍具有良好的响应性能,因此在永磁同步电机位置伺服控制方面必须采取更高等级的控制策略，必须同时克服永磁同步电机参数变量变化引起的内部不确定性及外部负载变化引起扰动的影响.如作为经典控制策略的传统PID控制［1］，其具有不依赖数学模型、参数易于调节等优点，但是它无法动态抑制内部不确定性和外部随机扰动.现代非线性控制策略,如自适应控制比模糊控制、变结构控制⑷冈等，虽然对电机参数和负载变化具有很强的鲁棒性，但是它们都需要系统的精确模型和扰动信息,不但运算复杂,而且参数较多，调节困难，不利于工程应用实践.针对这些问题特别是在不确定系统中的问题,韩京清提出了非线性自抗扰控制器［6］.高志强在此基础上进行简化，提出了线性自抗扰控制器及其实现的参数化.相对于非线性自抗扰控制,这是一种简化算法,它继承了自抗扰控制的优点［7］.线性扩张状态A文章编号:1008-343X(2020)04-87-04观测器(LESO)是线性自抗扰控制器的重要组成部分,它不仅具有观测状态的能力，而且将系统模型的不确定性和外部扰动作为一个扩张状态进行实时估计.滑模控制(SMC)是不确定系统有效的控制方法,具有很强的鲁棒性.它的主要优点是:第一,能够快速响应和具有优良的动态性能;第二,对模型参数的不确定性和外部干扰具有很强的鲁棒性.滑模控制算法呵和自抗扰控制［6］［7暂在永磁同步电机系统控制研究中均取得了良好的效果.但是，自抗扰控制对参数变化的鲁棒性不强［8］.本文研究的目的是提高永磁同步电机系统抑制不确定性和外部干扰的能力和鲁棒性.为此,笔者结合自抗扰和滑模控制的优势,提出一种新的滑模线性自抗扰控制方案.首先，分析永磁同步电机的动力学模型.基于传统线性自抗扰控制和滑模控制，设计出滑模自抗扰控制器.其次，通过证明和分析，得出闭环系统的跟踪误差是一致收敛有界的.最后，滑模自抗扰控制与传统线性自抗扰控制仿真的对比，表明了文章提出的控制策略在永磁同步电机系统控制上的有效性.1系统建模本文研究的系统是定子为星型(Y)接法三相交流电供电、转子为平面的永磁式同步电动机.作如下收稿日期：2020-10-22作者简介:吴栋(1990—)，男，河南省民权县人，助理工程师,硕士，主要从事滑模控制的永磁电动机研究。

直流伺服双闭环控制系统

直流伺服双闭环控制系统设计1伺服系统介绍1.1伺服系统的特征伺服系统的功能是使输出快速而准确的复现给定，所以伺服系统具有稳定性好、精度高、动态响应快、抗干扰能力强等特点。

同时还需要（1）具备高精度的传感器，能准确地给出输出量的电信号（2）功率放大器及控制系统都必须可逆（3）足够大的调速范围及足够强的低速带载性能（4）快速的响应能力和较强的抗干扰能力1.2伺服系统的组成及性能指标伺服系统由伺服电动机、功率驱动器、控制器和传感器四大部分组成，除了位置传感器可能还需要电压、电流和速度传感器。

伺服系统的性能指标分为稳态性能指标和动态性能指标，两者之间既有区别又有了解。

当系统达到稳定运行时，伺服系统实际位置与目标值之间的误差，称做系统的稳态跟踪误差。

由系统结构和参数决定的稳态跟踪误差可分为三类：位置误差、速度误差和加速度误差。

伺服系统在动态调节的过程中的性能指标称为动态性能指标，如超调量、跟随速度及跟随时间、调节时间、振荡次数、抗扰能力等。

1.3伺服系统控制对象的数学模型根据伺服电动机的种类，伺服系统可分为直流和交流两大类。

本次课程设计主要介绍直流伺服控制系统。

直流伺服系统的执行元件是直流伺服电动机，中小功率的伺服系统采用直流永磁式伺服电动机，当功率较大时，可以采用电励磁的直流伺服电动机，直流无刷电动机与直流电动机。

其控制对象的数学模型将在后面具体介绍。

2.设计内容介绍直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。

从机械特性上看,就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化。

直流调速系统中应用最普通的方案是转速、电流双闭环系统。

转速负反馈环为外环，其作用是保证系统的稳速精度。

电流负反馈环为内环，其作用是实现电动机的转距控制，同时又能实现限流以及改善系统的动态性能。

转速、电流双闭环直流调速系统在突加给定下的跟随性能、动态限流性能和抗扰动性能等，都比单闭环调速系统好。

直流伺服双闭环控制系统

直流伺服双闭环控制系统设计1伺服系统介绍伺服系统的特征伺服系统的功能是使输出快速而准确的复现给定，所以伺服系统具有稳定性好、精度高、动态响应快、抗干扰能力强等特点。

同时还需要（1）具备高精度的传感器，能准确地给出输出量的电信号（2）功率放大器及控制系统都必须可逆（3）足够大的调速范围及足够强的低速带载性能（4）快速的响应能力和较强的抗干扰能力伺服系统的组成及性能指标伺服系统由伺服电动机、功率驱动器、控制器和传感器四大部分组成，除了位置传感器可能还需要电压、电流和速度传感器。

伺服系统的性能指标分为稳态性能指标和动态性能指标，两者之间既有区别又有联系。

当系统达到稳定运行时，伺服系统实际位置与目标值之间的误差，称做系统的稳态跟踪误差。

由系统结构和参数决定的稳态跟踪误差可分为三类：位置误差、速度误差和加速度误差。

伺服系统在动态调节的过程中的性能指标称为动态性能指标，如超调量、跟随速度及跟随时间、调节时间、振荡次数、抗扰能力等。

伺服系统控制对象的数学模型根据伺服电动机的种类，伺服系统可分为直流和交流两大类。

本次课程设计主要介绍直流伺服控制系统。

直流伺服系统的执行元件是直流伺服电动机，中小功率的伺服系统采用直流永磁式伺服电动机，当功率较大时，可以采用电励磁的直流伺服电动机，直流无刷电动机与直流电动机。

其控制对象的数学模型将在后面具体介绍。

2.设计内容介绍直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。

从机械特性上看,就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化。

直流调速系统中应用最普通的方案是转速、电流双闭环系统。

转速负反馈环为外环，其作用是保证系统的稳速精度。

电流负反馈环为内环，其作用是实现电动机的转距控制，同时又能实现限流以及改善系统的动态性能。

转速、电流双闭环直流调速系统在突加给定下的跟随性能、动态限流性能和抗扰动性能等，都比单闭环调速系统好。

基于自抗扰控制器的永磁同步电机位置伺服系统

基于自抗扰控制器的永磁同步电机位置伺服系统一、本文概述随着工业自动化的快速发展，永磁同步电机（PMSM）作为高性能伺服系统的核心部件，在精密制造、航空航天、机器人等领域得到了广泛应用。

然而，PMSM的位置伺服控制面临诸多挑战，如参数不确定性、外部干扰以及系统内部非线性等，这些问题往往导致控制精度和动态性能不足。

为此，本文提出了一种基于自抗扰控制器（ADRC）的永磁同步电机位置伺服系统，旨在通过先进的控制策略提高系统的鲁棒性和精度。

自抗扰控制器是一种源自中国的先进控制技术，它通过扩张状态观测器（ESO）估计并补偿系统总扰动，实现了对不确定性和干扰的有效抑制。

本文首先介绍了PMSM的数学模型和传统控制方法存在的问题，然后详细阐述了自抗扰控制器的设计原理及其在PMSM位置伺服系统中的应用。

通过仿真和实验验证，本文展示了自抗扰控制器在提高系统稳定性、动态响应和定位精度方面的优越性能。

本文的主要内容包括：PMSM的数学模型分析、自抗扰控制器的设计原理、PMSM位置伺服系统的实现方法、仿真和实验结果分析以及结论与展望。

通过本文的研究，旨在为PMSM位置伺服系统的控制策略设计提供新的思路和方法，推动高性能伺服系统在实际应用中的进一步发展。

二、永磁同步电机及位置伺服系统基础永磁同步电机（PMSM）是一种利用永磁体产生磁场的同步电机，具有高效率、高功率密度和良好调速性能等优点，因此在位置伺服系统中得到广泛应用。

PMSM的位置伺服系统是一种典型的闭环控制系统，其目的是通过精确控制电机的转速和转角，实现对目标位置的快速、准确跟踪。

在PMSM位置伺服系统中，电机转子的位置信息通过位置传感器（如编码器）进行实时检测，并与目标位置进行比较，形成位置误差信号。

该误差信号经过控制器处理后，生成相应的控制信号，驱动电机进行运动，以减小位置误差。

因此，控制器的性能对位置伺服系统的精度和动态性能具有重要影响。

自抗扰控制器（ADRC）是一种新型的非线性控制方法，具有强鲁棒性和良好的跟踪性能。

环形伺服电机控制系统的性能分析与优化

环形伺服电机控制系统的性能分析与优化引言环形伺服电机是一种常用的电动机控制系统，其在工业自动化领域中广泛应用。

为了提高环形伺服电机的性能和效率，需要对其控制系统进行深入分析和优化。

本文将对环形伺服电机控制系统的性能进行详细分析，并提出一些优化方法。

一、环形伺服电机控制系统的基本原理1.1 环形伺服电机的结构和工作原理环形伺服电机由电机、传感器和控制器组成。

电机负责输出力矩和运动控制，传感器用于检测电机的运动状态，控制器根据传感器反馈的信息控制电机的运动。

1.2 控制系统的基本组成环形伺服电机的控制系统由位置控制、速度控制和电流控制组成。

其中，位置控制用于控制电机的位置，速度控制用于控制电机的转速，电流控制用于控制电机的电流。

二、环形伺服电机控制系统的性能分析2.1 位置控制性能分析在环形伺服电机控制系统中，位置控制是重要的性能指标。

位置控制性能的好坏直接影响到系统的精度和稳定性。

对于环形伺服电机控制系统来说，位置稳定性是最重要的性能指标。

位置控制的性能可以通过调整控制器的参数来达到最佳状态。

2.2 速度控制性能分析速度控制是环形伺服电机控制系统中的另一个关键性能指标。

速度控制的好坏决定了电机的响应速度和运动平滑性。

在实际应用中，需要根据实际需求调整速度控制器的参数，以优化系统的速度控制性能。

2.3 电流控制性能分析电流控制是环形伺服电机控制系统中的基本控制方式。

电流控制的好坏直接影响到电机的输出力矩和运动能力。

在进行电流控制时，需要注意电机的额定电流和控制器的负载能力，以确保系统的安全运行和稳定性。

三、环形伺服电机控制系统的优化方法3.1 参数调整对于环形伺服电机控制系统来说，参数调整是优化性能的一种常用方法。

通过调整位置控制器、速度控制器和电流控制器的参数，可以改善控制系统的响应速度、稳定性和精度。

3.2 反馈控制反馈控制是环形伺服电机控制系统中的关键技术。

通过采集传感器反馈的位置、速度和电流信息，可以实时调整控制器的输出信号，使系统的控制更加准确和稳定。

永磁同步电机伺服系统控制中的自抗扰控制策略

永磁同步电机伺服系统控制中的自抗扰控制策略近年来，永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）在伺服系统领域得到了广泛的应用，其高效、高性能的特点使其成为工业控制领域的热门选择。

在PMSM伺服系统中，控制策略的选择至关重要，而自抗扰控制策略（Active Disturbance Rejection Control，ADRC）正是一种被广泛应用和研究的控制策略之一。

本文将就永磁同步电机伺服系统控制中的自抗扰控制策略进行详细的探讨，希望能为您带来新的见解和启发。

让我们简要回顾一下永磁同步电机（PMSM）伺服系统的基本原理。

PMSM是一种采用永磁体作为电磁铁的同步电机，其特点是具有高效率、高功率因数、大功率密度等优点。

PMSM广泛应用于需要快速响应和高精度控制的场合，例如数控机床、印刷设备、飞行器等领域。

在PMSM伺服系统中，控制目标是实现电机的精确转矩控制，以满足不同工况下的运行需求。

针对PMSM伺服系统的控制要求，自抗扰控制策略应运而生。

自抗扰控制是一种基于对系统扰动进行实时测量和估计的控制策略，通过对扰动的补偿来实现对系统的精确控制。

相比于传统的PID控制，自抗扰控制能够更好地应对外部扰动和模型误差，具有良好的鲁棒性和鲁棒性。

在PMSM伺服系统中，自抗扰控制策略的设计和实现涉及到多个关键环节，包括扰动观测器的设计、参数的辨识与补偿、控制律的设计等。

其中，扰动观测器是自抗扰控制策略的核心组成部分，通过对扰动信号的实时估计，实现对扰动的实时补偿。

对PMSM电机的数学建模和参数辨识也是自抗扰控制的重要基础，准确的模型和参数估计将直接影响控制系统的性能和稳定性。

在自抗扰控制策略的设计中，还需要考虑控制律的设计和调整。

传统的自抗扰控制往往采用线性控制律，但在实际应用中，PMSM电机的非线性特性经常会带来挑战。

如何设计一种适应PMSM电机非线性特性的自抗扰控制律，是当前研究和应用中的重要问题之一。

基于改进自抗扰的永磁同步电机位置伺服系统

基于改进自抗扰的永磁同步电机位置伺服系统贾红敏，张立广，闫((西安工业大学电子信息工程学院，陕西西安710021)摘要：为了提高系统对未知扰动和参数变化的鲁棒性，将自抗扰控制(ADRC)策略引入到永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统中，并对ADRC策略进行改进，使系统满足高性能伺服控制要求。

通过对ADRC中扩张状态观测器(ESO)结构的改进，提高观测器对扰动的观测速度。

同，针对ADRC中使用的转动惯量与,响速度ADRC控制器中控制增益的选取，采线惯量辨识方法，控制器参数。

2点改进，计速环、位置环改进ADRC控制器，提高系统的动态性能和抗扰动能力。

最后，通过改进ADRC策略在PMSM位置伺服系统中的有效性。

关键词：永磁同步电机；位置伺服系统；自抗扰控制；改进扩张状态观测器；转动惯量中图分类号：TM341文献标志码：A文章编号：1673-6540(2020) 10-0033-07doi：10.12177/emca.2020.111Permanent Magnet Synchronous Motor Position Servo System Based on Improved Active Disterbanch Rejection ControlJIA Hongm)ZHANG Liguang,YAN Zhao(College of Electronic Information Engineering,Xi In Technological University,Xi In710021,China)Abstract:In o rdro ty improve the system's robustness ty unknown disturbances and parametro changes,the active disturbance rejection control(ADRC)shategs is introduced inte the permanent maanet synchronous motor (PMSM)position serve system,and the ADRC shategs is improved to make the system meet the requirements of high serve control performance.By improving the structure of the extended state observer(ESO)in ADRC,the observation speed of observer is increased.At the same time,in view of the error between the actual moment of inertiv and the inertiv used in ADRC,which affects the selection of the control gain in the speed ADRC controllev,an online inertia identification method is adopted h adjust the control l ev parameter in real Ume.Based on the above two irnprovement measures,the improved ADRC controllers for the speed and position loops are desioned,fundamentally irnproving the dynamio performance and anti-disturbance c apability of the system.Finally,the erectiveness of the improved ADRC stoategsin thePMSM position seoeossstem iseeoiied bssimueation.Key words:permanent magnet synchronous motor(PMSM);position servo system;active disterbancc rnection control(ADRC);improved exteeded state observer;momeni of inertia0引言永磁同步电机(PMSM)具有结构简单、响应速、过能、稳定性能，广机器人、数控机床、武器动系统等位置伺服控制。

基于自抗扰控制的双环伺服系统详解

基于自抗扰控制的双环伺服系统详解近年来，由于永磁同步电机（permanentmagnetsynchronousmotor，PMSM）高转矩电流比、效率高等优点，在伺服系统中得到广泛应用。

随着人们对快速定位、调试简单等需求的增加，对伺服驱动器的控制技术提出了更高要求。

因此PMSM构成的伺服系统的控制技术成为研究热点。

针对永磁同步电机系统存在的负载转矩扰动和参数摄动等干扰，人们采用不同的思路进行解决。

一方面，以经典的PID控制为基础，研究参数的在线调整。

另一方面，智能控制技术、滑模变结构控制、预测控制、观测器等先进的控制理论也得到广泛地研究。

本文针对PMSM位置控制，提出一种基于自抗扰控制的双环控制方法。

将ADRC引入到PMSM伺服系统的控制中，利用二阶非线性ADRC实现位置、速度的复合控制，从控制结构上将传统位置、速度、电流三环串级控制变为位置电流双环控制，可简化伺服系统的调试过程和提高动态响应速度。

在建立伺服系统数学模型的基础上，给出位置环的二阶非线性ADRC、电流环一阶线性ADRC的设计方法，并对伺服系统的动态响应以及抗扰动性能进行研究。

一、ADRC抗干扰机理ADRC之所以能够有效地提高系统的抗干扰能力，关键之处在于从被控输出量中提取干扰信号，并在控制律中进行扰动补偿。

为了对系统中的扰动进行观测，需要设计扩张状态观测器，其以系统实际输出y和控制量u来跟踪估计系统的状态变量和扰动量，形式如下所示：式中：z1，z2，，zn为状态变量的观测值;zn+1为扰动估计值;01，02，，0（n+1）为观测器参数。

当i（e）为线性函数时，ESO为线性观测器;而i（e）具有非线性特性时，则为非线性观测器，通过适当选择参数来准确估计系统的状态变量和扰动值。

二、伺服系统自抗扰控制1、伺服系统扰动分析在同步旋转坐标系下，电磁转矩Te可表示为式中：pn为电机极对数;iq和id分别为交直轴电流;Lq和Ld为交直轴电感;r为转子磁链。

基于自抗扰控制的永磁同步电机位置伺服系统一体化设计

基于自抗扰控制的永磁同步电机位置伺服系统一体化设计左月飞;张捷;刘闯;张涛【摘要】In order to solve the velocity control problem in the conventional second-order active disturbance rejection control(ADRC)for permanent magnet synchronous motor(PMSM)servo systems,a novel integrated design for position and speed loops is proposed. Firstly,the approach and problems of the conventional second-order ADRC are analyzed. Secondly,the velocity control is realized by using the novel integrated controller, which uses the idea of integrated design of the sliding mode control to realize the four-stage position control. The proposed method limits the highest speed through speed deviation feedback,and implements the fastest position orientation of the motor. The method is valid for various positions and speed limitations. The effectiveness of the proposed method is verified by both simulation and experimental results.%为解决位置环采用常规二阶自抗扰控制（ ADRC）的永磁同步电机伺服系统中速度不可控的问题，提出一种位置、速度控制器一体化设计方法。