【摘要】：ADRC(Active disturbance rejection control)自抗擾技術(shù)的核心思想在于將影響被控對象動(dòng)態(tài)性能的外部作用全部歸結(jié)為“擾動(dòng)”并加以估計(jì)和補(bǔ)償,通過非線性誤差反饋控制律NLSEF實(shí)現(xiàn)“自抗擾”控制,打破“內(nèi)模原理”和“絕對不變原理”。本文深入研究了ADRC自抗擾技術(shù),并將ADRC自抗擾技術(shù)引入永磁同步直線電機(jī)控制系統(tǒng),仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:ADRC用于永磁同步直線電機(jī)速度環(huán)可實(shí)現(xiàn)無超調(diào)快速控制,但用于電流環(huán)則存在非線性誤差反饋控制律NLSEF狀態(tài)方程中的fal函數(shù)曲線不光滑以及反饋通道上存在野值和噪音的干擾等問題。故提出了一種改進(jìn)ADRC自抗擾算法,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。具體內(nèi)容如下:1、分析ADRC自抗擾算法工作原理,搭建了基于ADRC的永磁同步直線電機(jī)控制速度系統(tǒng),利用跟蹤微分器TD安排過度時(shí)間;利用狀態(tài)觀測器ESO估計(jì)系統(tǒng)輸入-輸出各階狀態(tài)和系統(tǒng)未知“擾動(dòng)”;利用非線性誤差反饋控制律NLSEF實(shí)現(xiàn)非線性擾動(dòng)補(bǔ)償。Matlab/Simlink仿真結(jié)果表明軟件的仿真結(jié)果表明:與PID控制算法相比,ADRC自抗擾算法能夠?qū)崿F(xiàn)永磁同步直線電機(jī)快速無超調(diào)調(diào)速。2、提出了一種改進(jìn)ADRC自抗擾算法。在反饋通道加入帶有預(yù)報(bào)補(bǔ)償因子的跟蹤微分器TD2剔除偏離真實(shí)值的野值,從含噪信號中提取有效控制量;用比例微分器PD替代替代非線性誤差反饋控制律NLSEF,解決因fal函數(shù)曲線不光滑造成的凈控制量曲線顫抖;將前饋通道跟蹤微分器TD1輸出與反饋通道跟蹤微分器TD2輸出直接比較,實(shí)現(xiàn)總“擾動(dòng)”的精確估計(jì)。利用Matlab/Simlink仿真工具對改進(jìn)ADRC自抗擾算法進(jìn)行理論驗(yàn)證。3、搭建了以DSP為科學(xué)的基于ADRC自抗擾算法的永磁同步直線電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了軟件和硬件設(shè)計(jì),控制實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了所述理論的可行性。
[Abstract]:The core idea of ADRC (Active disturbance rejection control) active disturbance rejection technique is to reduce the external action that affects the dynamic performance of the plant under control to "disturbance", estimate and compensate it, and realize "active disturbance rejection" control by nonlinear error feedback control law (NLSEF). Break the Internal Model principle and the absolute Invariant principle. In this paper, the active disturbance rejection technology of ADRC is deeply studied, and the ADRC active disturbance rejection technique is introduced into the control system of permanent magnet synchronous linear motor. The simulation and experimental results show that the speed loop of permanent magnet synchronous linear motor can be controlled without overshoot by using ADRC. However, the fal function curve in the nonlinear error feedback control law NLSEF equation of state is not smooth and there are outliers and noise disturbances in the feedback channel. Therefore, an improved ADRC active disturbance rejection algorithm is proposed and verified by experiments. The main contents are as follows: 1. The working principle of ADRC active disturbance rejection algorithm is analyzed, and the speed control system of permanent magnet synchronous linear motor based on ADRC is built. The tracking differentiator TD is used to arrange the transition time. The state observer (ESO) is used to estimate the input-output states of the system and the unknown "disturbance" of the system. The simulation results of nonlinear disturbance compensation by using nonlinear error feedback control law (NLSEF). A modified ADRC active disturbance rejection algorithm is proposed. The tracking differentiator TD2 with predictive compensation factor is added to the feedback channel to eliminate the outliers that deviate from the true value, and the effective control quantity is extracted from the noisy signal. The proportional differentiator (PD) is used to replace the nonlinear error feedback control law (NLSEF,) to solve the shivering of the net control curve caused by the non-smooth fal function curve, and the feedforward channel tracking differentiator TD1 output is compared directly with the feedback channel tracking differentiator TD2 output. An accurate estimate of the total "disturbance" is achieved. Using the Matlab/Simlink simulation tool to verify the theory of the improved ADRC algorithm, a new permanent magnet synchronous linear motor speed control system based on DSP is set up, and the software and hardware design are realized. The control experiment results confirm the feasibility of the theory.
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP273

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本文編號：2240249