鄧正萬

摘要：與常規(guī)的PI控制相比，滑模變結(jié)構(gòu)控制（sliding mode variable structure control，SMC）能夠有效地提高系統(tǒng)的魯棒性和響應(yīng)速度，因此被運用于無刷直流電機（brushless DC motor，BLDCM）的調(diào)速系統(tǒng)中，但是滑模固有的抖動現(xiàn)象限制了其運用。在BLDCM調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器采用SMC控制策略，并在此基礎(chǔ)上增加負載擾動轉(zhuǎn)矩觀測器環(huán)節(jié)，將負載擾動觀測器的輸出接到電流調(diào)節(jié)器的輸入端，作為負載擾動轉(zhuǎn)矩的前饋補償控制輸入。實驗結(jié)果表明所設(shè)計的控制器能提高系統(tǒng)的魯棒性，抑制滑模抖動現(xiàn)象，具有較好的動、靜態(tài)性能。

關(guān)鍵詞：無刷直流電機；滑?？刂疲欢秳?；擾動觀測器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.001

1引言

無刷直流電機（brushless DC motor，BLDCM）具有結(jié)構(gòu)簡單、扭矩大、效率高及壽命長等優(yōu)點，因此在國防、工業(yè)過程、交通、航天航空和家用電器等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。但是BLDCM及其驅(qū)動系統(tǒng)是一個多變量、強耦合、非線性的系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)受外界擾動或系統(tǒng)本身參數(shù)攝動等因數(shù)的影響，采用常規(guī)的PI控制，一般難以得到高性能的控制效果?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制（sliding mode variable structure control，SMC）是一種非線性控制，對系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型描述不準確、系統(tǒng)本身參數(shù)攝動及內(nèi)外擾動都具有很好的魯棒性，而且算法簡單，響應(yīng)快速等特點。近年來，滑模變結(jié)構(gòu)控制被許多學(xué)者應(yīng)用于無刷直流電機伺服控制系統(tǒng)中。

目前，SMC運用于BLDCM伺服系統(tǒng)取得一定的研究成果，滑模變結(jié)構(gòu)控制的本質(zhì)是一種開關(guān)控制，利用狀態(tài)向量在滑模面的開關(guān)動作來抑制外界擾動及參數(shù)變化的影響，當(dāng)擾動量幅值及參數(shù)變化范圍的增加，必須提高不連續(xù)項的增益，但這樣會加劇滑模固有的抖動現(xiàn)象。針對這一問題，本文在SMC的基礎(chǔ)上提出一種負載擾動觀測器，將觀測器的輸出引入到電流調(diào)節(jié)器的輸入端，進而利用觀測值對擾動進行前饋補償?shù)姆椒ǎ瑪M達到有效地抑制滑模抖動的目的。