[发明专利]一种基于比例谐振控制器优化的自抗扰控制方法

权利要求书

1.一种基于比例谐振控制器优化的自抗扰控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将电机运动方程改写为状态空间方程，将电机驱动系统中的总扰动扩展为新的状态变量，根据新的状态变量构建新的状态空间方程，所述步骤一的具体过程为：

电机运动方程的表达式如式(1)所示：

式中：ω_r为电机的转速，为ω_r的一阶导数，J为电机的转动惯量，p_n为电机的极对数，T_L为电机的负载转矩，B为电机的粘滞系数，i_sq为q轴电流，ψ_f是电机的永磁体磁链；

将电机运动方程式(1)改写为状态空间方程式(2)和式(3)的形式：

f₁是电机驱动系统中的未知扰动，f为电机驱动系统中的总扰动；

将电机驱动系统中的总扰动扩展为新的状态变量x₂，构建新的状态空间方程的表达式如式(4)所示：

式中：x₁是电机驱动系统的状态变量，b是控制增益，y为电机驱动系统的输出，u为电机驱动系统速度环的控制量，x₂是电机驱动系统中的总扰动扩展成的新状态变量，为x₁的一阶导数，为x₂的一阶导数，为f的一阶导数；

步骤二、利用步骤一中的新的状态空间方程构建扩张状态观测器，利用扩张状态观测器观测出的总扰动进行前馈补偿，所述步骤二中构建的扩张状态观测器的表达式为：

其中：z₁和z₂分别是状态变量x₁和x₂的观测值，和分别是z₁和z₂的一阶导数，β₁、β₂均是扩张状态观测器的增益，e是中间变量；

步骤三、设计比例谐振自抗扰控制器实现无稳态静差跟踪参考信号，抑制由于电机驱动系统内部扰动造成的转速周期性波动；其具体过程为：

对自抗扰控制器的控制率引入准谐振调节器，来对自抗扰控制器的控制率进行修改，即在自抗扰控制器的控制率中，利用两个准谐振调节器并联后，两个准谐振调节器的并联结构再与比例环节并联使用，将修改后的自抗扰控制器称为比例谐振自抗扰控制器；

且当电机驱动系统速度环的转速大于等于给定阈值时，两个准谐振调节器才与比例环节共同工作，在暂态期间时，即在电机驱动系统速度环的转速小于给定阈值时，只有比例环节单独起作用；

通过比例谐振自抗扰控制器的设计实现无稳态静差控制，补偿电机驱动系统内部扰动造成的转矩谐波，抑制由于电机驱动系统内部扰动造成的转速周期性波动；

比例谐振自抗扰控制器的控制率如下：

其中：为电机的给定转速，ω_c为截止频率，k_p为比例系数，k_r为放大系数，s为时域变量，u₀是未补偿的控制量，ω₆和ω₁₂分别为两个准谐振调节器的谐振频率，ω₆＝6·ω_r，ω₁₂＝12·ω_r。

2.根据权利要求1所述的一种基于比例谐振控制器优化的自抗扰控制方法，其特征在于，所述补偿电机驱动系统内部扰动造成的转矩谐波，包括6次转矩谐波和12次转矩谐波。