一种改进型自抗扰控制器在船舶电力推进中的应用

差， 加快 控 制 系 统 的 响 应 速 度 。同 时 ， 了 解 决 为
ＡＤ ＲＣ对 控制周 期 比较 敏 感 ， 其 模 型算 法 比较 而
复 杂之 间 的 矛 盾 ， 文 提 出 了 一 种 改 进 型 ＡＤ 本 Ｒ 对 ＡＤ Ｃ， ＲＣ典 型结 构做 了一 定 的 简化 ， 效 提 有
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种 改进 型 自抗 扰控 制器 在 船舶 电力 推进 中的应 用 牛
涛
２ 改 进 型 自抗 扰 控 制 器
典型 的 ＡＤＲ Ｃ模 型 采用 误 差 的非 线 性 比例 、 微分 调节 ， 论 上 可 以实 现 较 好 的 控 制 性 能 。而 理 实际 应用 表 明 ， 制周 期 的 长短 对 ＡＤ Ｃ 的性 能 控 Ｒ
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武汉 船舶 职业技 术学 院学 报
２０ ０ ８年第 １ 期
一
种 改进 型 自抗 扰 控 制 器在 船舶 电力 推 进 中的应 用
牛 涛 （ 汉船 舶 职业技 术 学院 电子 电气 工程 系， 武 湖北 武汉 ４ ０５ ） ３ ０ ０
摘 要 为 了解 决 船 舶 电力 推 进 中转 子 磁 场 定 向矢 量 控 制 定 子 电压 方 程 中耦 合 项 的 影 响 ， 得 更 好 的 动 态 性 能 和鲁 棒 获 性 ， 文 提 出 了一 种 改进 型 自抗 扰 控 制 器 ， 自抗控 制器 典 型 结 构 做 了 一定 的 简 化 ， 将 其 应 用 于 船 舶 电 力 推 进 中 的异 本 对 并 步 电机 转 子 磁 场 定 向矢 量 控 制 ， 现 了船 舶 电力 推 进 中 的异 步 电机 磁 链 和 转 矩 的快 速 调 节 。仿 真 结果 表 明 ， 控 制 系 统 实 该
具 有 优 异 的动 态 控 制 性 能 ， 而且 参 数 鲁 棒 性 较 强 。 关 键 词 自抗 扰 控 制 器 ； 电力 推 进 ； 量 控 制 ； 棒 性 矢 鲁
中 图分 类 号 Ｕ６ ５ １ ６．３ 文 献 标 志 码 Ａ 文 章 编 号 １ ７ ～８ ０ （ ０ ８ ０ —０ ０ —０ ６ １ １０ ２ ０ ） １ ０ ８ ３
船舶 电力 推进是 一种 采用 电动机 直接 驱动 螺
高 了控制 性能 。
旋 桨 的推进方式 ， 与传统 的机 械式推 进方式 相 比，
船 舶 电力推进 具有 控制灵 活 ， 易于 实现 自动化 ， 振 动小 ， 噪声低 ， 污染 排放少 ， 室布 置方便 ， 舱 费用 低 等 优点 。 自 ２ ０世 纪 ８ ０年 代 以来 ， 着 电力 电子 随
进步， 为船舶 电力 推进 的发展 提供 了便利 条件 ｕ 。 ｊ
交 流异步 电 机 是 一 种 非 线 性 、 变 量 、 耦 多 强
和扩张状 态观 测器 （ Ｓ ， Ｅ Ｏ） 以二 阶受控 对象 为例 ，
其 结构 如 图 １所示 。
合、 参数 多摄 动 的控 制对 象 。采用矢 量控 制 方法 ， 可 以将 异步 电机控 制 系统 分解 为磁 链和转 矩两 个 子 系统 。通过 转 子 磁场 定 向 ， 一 定程 度 上 实 现 在 了磁链 和转矩 两 个 环节 的解 耦 控 制 ， 这样 可 以得 到 与直 流 电机 相似 的调 速性 能 。 ｊ
压控 制 ｄ轴 电流 ， ｑ轴 电 压 控 制 ｑ轴 电流 。为 了 进一 步 提高 性 能 ， 文 献研 究 采 用检 测 到 的实 际 有 电流 补偿 两 项 电流 间 的耦合项 ｌ 。这 种补 偿方 法 ＿ ５ ］ 的效 果 取决 于 系统 中 电感 参 数 的精 度 ， 只有 在 电
收 稿 日期 ： ０ ７ １ —２ ２０ — １ Ｏ
的扰动 （ 包括外 部 干 扰 和 内部 模 型 的不 确定 性 部 分 ） 并 加 以补偿 ， 系 统线 性 化 为积 分 器 串联 型 ， 使
结构 ， 简化 了控 制 对象 ， 于 提高控 制性 能 。 便
作者简介： 牛
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涛 ， ， 师 ， 程 硕 士 ， 要从 事微 电子 技 术 方 面 的 教 学 和科 研 工作 。 男 讲 工 主
学 的发 展 ， 流 电机 调 速理 论 和微 机控 制 技 扰控 制器 是一种 基 于误差 反馈 的控制 方 法， 不依 赖 于对 象 的数 学 模 型 。它 主 要 由 ３部
分 组成 ： 跟踪微 分 器 （ ） 非线 性 Ｐ ＮＬ～Ｐ ＴＤ 、 Ｄ（ Ｄ）
有 积分 环节 的情 况 下 ， 可 以实 现 系 统基 本 无 静 也
ＮＬ—Ｐ Ｄ采用 非 光 滑反 馈 方 式 ， 稳 态 误 差 使
以指数 形式 成数 量 级 减小 ， 因此 可 以只用 比例 和 微 分环 节设计 控 制器 ， 免 了积分 的副作 用 。 避 Ｅ Ｏ通 过 扩展 一 维 的方法 ， Ｓ 可实 时估 计 系统
图 １ 自抗 扰 控 制 器 结 构 图
Ｔ Ｄ通过 积 分 的方 法 ， 得 到输 入 信 号 广 义 可 导数 的快速跟 踪 信 号 ， 且 使 信 噪 比有 较 大 的提 并 高； 同时在输 入信 号阶跃 跳变 时安排 过渡 过程 ， 可 有效 降低 超调 。
测， 进而 对 系统进 行补偿 ， 量消 除扰动 对控 制性 尽 能 的影 响 。同 时采 用 非 线 性 Ｐ 调节 ， 得 在 没 Ｄ 使
为 了解决 船舶 电力 推进 中的转 子磁场 定 向矢
量 控制 定子 电压 方 程 中耦 合 项 的影 响 ， 获得 更 好 的动态性 能 和鲁 棒 性 ， 文采 用 了一种 新 型 的非 本 线 性鲁 棒 控 制器 一 ～ 自抗 扰 控 制 器 （ ＲＣ ， ＡＤ ） 对 异步 电机 模 型中 的未建模 部分 及参 数摄 动加 以观