基于线性自抗扰控制技术的伺服控制系统研究*

doi:10.11985/2023.04.005

电气工程学报 ›› 2023, Vol. 18 ›› Issue (4): 43-49.doi: 10.11985/2023.04.005

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基于线性自抗扰控制技术的伺服控制系统研究^*

夏亮¹(), 孙天夫²(), 李鑫宇²^,³(), 谭先锋¹(), 郑登华¹()

1.重庆智能机器人研究院重庆 400000
2.中国科学院深圳先进技术研究院深圳 518000
3.燕山大学机械工程学院秦皇岛 066004

收稿日期:2023-09-11 修回日期:2023-11-01 出版日期:2023-12-25 发布日期:2024-01-12
通讯作者: 孙天夫，男，1985年生，博士，副研究员。主要研究方向为电机控制、驱动、设计技术。E-mail：tf.sun@siat.ac.cn
作者简介:夏亮，男，1986年生，硕士。主要研究方向为机器人控制、驱动技术。E-mail：112182504@qq.com
李鑫宇，男，2000年生，硕士研究生。主要研究方向为电机控制、驱动技术。E-mail：xy.li15@siat.ac.cn
谭先锋，男，1990年生，硕士。主要研究方向为机器人驱动技术、嵌入式软件技术。E-mail：xf.tan@foxmail.com
郑登华，男，1989年生。主要研究方向为机器人应用技术。E-mail：834841346@qq.com
基金资助:
*广东省自然科学基金(2023A1515030112);中国科学院青年创新促进会(2021360)

Research on Servo Control System Based on Linear Active Disturbance Rejection Control Technology

XIA Liang¹(), SUN Tianfu²(), LI Xinyu²^,³(), TAN Xianfeng¹(), ZHENG Denghua¹()

1. Chongqing Robotics Institute, Chongqing 400000
2. Shenzhen Institute of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences, Shenzhen 518000
3. School of Mechanical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004

Received:2023-09-11 Revised:2023-11-01 Online:2023-12-25 Published:2024-01-12

摘要/Abstract

摘要：

自抗扰控制器是一种不依赖控制对象精准数学模型的控制器，具有超调量小、鲁棒性强等特点，但由于引入非线性函数，参数难以整定。对自抗扰控制器进行线性化处理即为线性自抗扰控制器。针对永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor, PMSM)伺服系统，应用线性自抗扰控制理论，设计并比较了一阶电流环、速度环、位置环LADRC控制器，仿真结果表明，采用LADRC控制器的伺服系统具有良好的动态性能和稳态性能，并具有较强的抗干扰能力，且易于整定。

关键词: 线性自抗扰控制, 永磁同步电机, 参数整定, 鲁棒性

Abstract:

Active disturbance rejection controller(ADRC) is a kind of controller which does not depend on the precise mathematical model of the control object. It has the characteristics of small overshoot and strong robustness. However, due to the introduction of nonlinear function, the parameters are difficult to be adjusted. The linearization of ADRC is called linear ADRC. Based on the theory of linear active disturbance rejection control for permanent magnet synchronous motor servo system, the current loop, speed loop and the position loop LADRC controller are designed and compared. The simulation results show that the servo system with LADRC controller has good dynamic performance and steady-state performance, strong anti-interference ability and easy tuning.

Key words: Linear active disturbance rejection controller(LADRC), Permanent magnet synchronous motor(PMSM), parameter tuning, robustness

中图分类号:

TN929

夏亮, 孙天夫, 李鑫宇, 谭先锋, 郑登华. 基于线性自抗扰控制技术的伺服控制系统研究^*[J]. 电气工程学报, 2023, 18(4): 43-49.

XIA Liang, SUN Tianfu, LI Xinyu, TAN Xianfeng, ZHENG Denghua. Research on Servo Control System Based on Linear Active Disturbance Rejection Control Technology[J]. Journal of Electrical Engineering, 2023, 18(4): 43-49.

图/表 6

表1

表2

图1

图2

图3

图4

参考文献 20

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参数	参数值
额定功率/W	2 400
额定转速/(r/min)	3 000
额定电流/A	12
转矩系数/(N·m/A)	0.625
相电阻/Ω	0.145
永磁体磁链/Wb	0.171
相电感/mH	0.983
极对数	4
转动惯量/(kg·m²)	1.857×10^-4

参数	参数值
电流环系统增益b₀	1 017.3
电流环LESO观测器带宽ω₀/rad	2 500
电流环控制器K_P	500
速度环系统增益b₀	920.8
速度环LESO观测器带宽ω₀/rad	250
速度环控制器K_P	50
位置环系统增益b₀	1
位置环LESO观测器带宽ω₀/rad	50
位置环控制器K_P	10

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Research on Servo Control System Based on Linear Active Disturbance Rejection Control Technology

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