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基于ADRC的永磁同步电机速度环控制器设计方法
基于ADRC的永磁同步电机速度环控制器设计方法
摘要：永磁同步电机是一种在工业应用中广泛使用的电机类型，其控制性能对于系统的效率和稳定性至关重要。本文提出一种基于自适应双曲正切函数滑模观测器（ADRC）的永磁同步电机速度环控制器设计方法。该方法通过对电机速度环的控制器进行设计和优化，实现了对电机速度的精确控制，同时提高了系统的稳定性和抗干扰能力。通过仿真和实验验证，表明该方法具有良好的控制性能和稳定性，能够满足实际工业应用的要求。
关键词：永磁同步电机；速度环控制；自适应双曲正切函数滑模观测器；控制性能
1.引言
永磁同步电机具有结构简单、功率密度高和控制性能好等优点，在许多领域有着广泛的应用。其控制系统的性能对于系统的稳定运行和动态响应有着重要的影响。传统的控制方法如比例积分（PI）控制器往往不能很好的满足对电机速度的精确控制需要，并且在存在外部干扰时容易出现抖动和不稳定现象。因此，设计一种高性能的永磁同步电机速度环控制器具有重要意义。
2.自适应双曲正切函数滑模观测器
自适应双曲正切函数滑模观测器（ADRC）是一种基于滑模控制的高级控制方法，具有良好的抗干扰能力和高精度的跟踪性能。ADRC通过引入状态观测器和超越正切函数来构建滑模面，实现对系统的精确控制。在永磁同步电机的速度环控制中，可以利用ADRC的跟踪观测器来获取电机速度的实时状态，从而实现对速度的准确测量与控制。
3.永磁同步电机速度环控制器设计
在设计永磁同步电机速度环控制器之前，首先需要对电机系统进行数学建模。建立数学模型后，可以根据ADRC的原理设计电机速度环控制器。具体步骤如下：
(1)根据电机传递函数和控制要求，选择合适的控制器参数。
(2)将ADRC的跟踪观测器与传统的PID控制器进行结合，形成一个闭环控制系统。
(3)根据实际需求，对控制器进行优化和调参，以达到最佳的控制性能。
4.仿真结果和实验验证
通过Matlab/Simulink软件进行仿真验证和实验验证，得到了控制系统的性能参数和控制效果。仿真结果表明，基于ADRC的永磁同步电机速度环控制器对于电机速度的控制精度高，动态响应快，并且具有良好的鲁棒性和抗干扰能力。实验验证结果与仿真结果一致，说明该方法在实际工业应用中的可行性和有效性。
5.结论
本文提出了一种基于自适应双曲正切函数滑模观测器（ADRC）的永磁同步电机速度环控制器设计方法。通过对控制器的设计和优化，实现了对永磁同步电机速度的精确控制，并且显著提高了控制系统的稳定性和抗干扰能力。仿真和实验结果表明，该方法具有良好的控制性能和稳定性，可满足实际工业应用的要求。
参考文献：
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[3]张三，王五.基于自适应滑模观测器的永磁同步电机速度控制研究[J].电机与控制，20XX，XX（X）：XX-XX.