[发明专利]一种基于观测器的负载扰动快速抑制方法

说明书

本发明属于伺服驱动器负载扰动抑制技术领域，尤其是一种基于观测器的负载扰动快速抑制方法，包括包括如下步骤：步骤一：列出永磁同步电机动力学方程：步骤二：列写状态方程：当控制器采样周期很小时，一个周期内，负载可认为恒定不变步骤三：降阶观测器构建：步骤四：转矩电流前馈补偿：将负载转矩观测器观测到的负载转矩按比例前馈补偿到转矩电流中，作为负载扰动的补偿信号，即可得转矩电流前馈补偿的永磁同步电机抗负载扰动控制系统。本发明一种基于转矩电流前馈补偿的抗负载扰动控制策略，在观测器原有的积分环节中加入比例环节对负载转矩进行实时观测，能有效提高负载转矩观测的收敛速度。

技术领域

本发明涉及伺服驱动器负载扰动抑制技术领域，尤其涉及一种快速识别负载扰动并进行抑制的方法，可提高伺服系统速度控制的精度和响应性。

背景技术

负载，在物理学中指连接在电路中的电源两端的电子元件，用于把电能转换成其他形式的能的装置。常用的负载有电阻、引擎和灯泡等可消耗功率的元件。对负载最基本的要求是阻抗匹配和所能承受的功率，负载，又称负荷、载荷。物理含义指将电能转换成其他形式能量的装置，是一切用电器的统称。例如电灯泡、电动机、电炉等都叫负载，它们分别将电能转化成光能、机械能、热能等。另一方面，对电力系统、电气设备本身来说，它们承受载荷都有一定限度，一般都在其铭牌上标注。超过这个限度就叫过载，过载是不允许的，它是引起事故的重要原因。

电机在实际运行中，由于负载时变且不可预测，仅采用PI调节器不能很好地抑制负载扰动带来的转速波动，需要对各个性能指标进行折中考虑。针对抗负载扰动的问题，引入负载转矩的前馈补偿，转换成两自由度控制系统是一个比较好的解决方案，但是如果要对负载转矩直接测量，会使系统成本较高，并且仪器精度和响应速度都会影响负载转矩的测量。

发明内容

基于背景技术中提出的针对抗负载扰动的问题，引入负载转矩的前馈补偿，转换成两自由度控制系统是一个比较好的解决方案，但是如果要对负载转矩直接测量，会使系统成本较高，并且仪器精度和响应速度都会影响负载转矩的测量的技术问题，本发明提出了一种基于观测器的负载扰动快速抑制方法。

本发明提出的一种基于观测器的负载扰动快速抑制方法，包括如下步骤：

步骤一：列出永磁同步电机动力学方程：

步骤二：列写状态方程：

当控制器采样周期很小时，一个周期内，负载可认为恒定不变，即：

因此状态方程可写成：

步骤三：降阶观测器构建：

步骤四：转矩电流前馈补偿：

将负载转矩观测器观测到的负载转矩按比例前馈补偿到转矩电流中，作为负载扰动的补偿信号，即可得转矩电流前馈补偿的永磁同步电机抗负载扰动控制系统。

优选地，所述永磁同步电机动力学方程的式中：Te为电磁转矩，J为转动惯量，wm为转子机械角速度，bm为摩擦系数，θm为机械角度，Tl为负载转矩。

优选地，所述状态方程的式中：

u＝T_e C＝[1 0] y＝w_m。

优选地，所述步骤三中的式中，为状态变量的估计值，K₁＝[k₁ k₂]^T，K₂＝[k₃ k₄]^T为反馈矩阵。