基于自抗扰控制(ADRC)的无刷直流电机控制与仿真
基于自抗扰的无刷直流电机控制方法的研究及仿真的开题报告
基于自抗扰的无刷直流电机控制方法的研究及仿真的开题报告一、研究背景与意义无刷直流电机是一种非常常见的电动机种类，其具有转速控制范围大、速度调节响应快等优点，在很多领域得到应用。
目前，对于无刷直流电机的控制研究主要有传统PID控制、模糊控制等，但这些方法都存在一定的局限性，如PID控制难以针对非线性系统进行稳定性分析和控制；模糊控制在控制精度和系统性能上都存在一定的问题。
近些年来，自抗扰控制（SAC）逐渐被应用于电机控制领域。
自抗扰控制是一种基于扰动观测法的控制方法，在控制精度、鲁棒性等方面都具有较好的优势。
因此，将自抗扰控制方法应用于无刷直流电机的控制研究中，有着较大的研究价值和实际应用意义。
二、研究内容与方法本研究的目的是基于自抗扰控制原理，研究无刷直流电机的控制方法，包括控制器设计、系统建模和仿真实验，具体内容包括：1. 无刷直流电机系统建模：建立无刷直流电机的动态数学模型，分析系统的特点和影响因素。
2. 自抗扰控制器设计：根据无刷直流电机的控制需求和系统特点，设计自抗扰控制器，并进行理论分析。
3. 仿真实验验证：在MATLAB/Simulink环境下，进行无刷直流电机控制系统的仿真实验，分析自抗扰控制方法的控制性能和稳定性，并与传统PID控制方法进行比较。
三、预期成果与意义本研究的预期成果包括：1. 建立无刷直流电机的动态数学模型，并掌握其控制特性和影响因素；2. 设计自抗扰控制器，能够实现对无刷直流电机转速的快速、准确控制；3. 在MATLAB/Simulink环境下进行仿真实验，验证自抗扰控制方法的有效性和优越性。
本研究的意义在于：探索无刷直流电机控制的新方法，提高系统的控制精度和鲁棒性，具有一定的理论研究和应用推广价值。
无刷直流电机智能控制器的研究与仿真实现的开题报告
无刷直流电机智能控制器的研究与仿真实现的开题报告
一、选题背景和意义
随着现代工业和家用电器的发展，无刷直流电机已经广泛应用于各个领域。
然而，由于其具有高速、高精度等特点，使得控制系统的设计变得相当困难，需要大量的研
究和验证。
本课题将以研究无刷直流电机智能控制器在工业控制系统的应用为目标，通过研究和仿真软件的实现，探究无刷直流电机智能控制器的原理和应用，为电机控制系统
的优化提供理论依据和实践基础。
二、研究内容和方法
本课题将研究基于无刷直流电机的智能控制器，主要包括以下内容：
1. 无刷直流电机控制技术研究：研究无刷直流电机的结构和工作原理，分析电机控制技术的分类、原理和特点。
2. 智能控制器设计与实现：掌握现代控制理论和控制方法，设计无刷直流电机智能控制器，并通过仿真软件进行实现。
3. 控制器性能测试与优化：对设计好的无刷直流电机智能控制器进行性能测试，采用模拟信号源和实际控制系统进行比较和优化。
研究方法主要采用文献资料收集、理论分析和仿真软件实现等方法，同时结合实际情况进行性能测试和优化。
三、预期成果和意义
通过本课题的研究，预期达到以下成果：
1. 深入了解无刷直流电机的结构和工作原理，掌握控制技术和智能控制器的设计原理。
2. 实现无刷直流电机智能控制器的仿真软件，并测试其性能指标。
3. 验证无刷直流电机智能控制器在现代工业控制系统中的应用效果，提高电机运行效率和控制精度。
本课题的研究成果将为无刷直流电机控制系统的应用提供新思路和技术支持，具有重要的理论和实际意义。
基于模糊自适应ADRC的无刷直流电机电流控制_权东
④三相定子绕组对称 , 各相电枢绕组电阻 R R a= b = R R , 各相绕组自感 L L , 任意两 c= a= b =L c =L 相互感 M M M M 。 a b= b c= c a= 其中 , u i 、 i 、 i a、 u b、 u c 为电机相 电压 , a b c为相 电流 , e 、 e a、 e b c为反电动势 。 无刷直流电机电压平衡方程式 : u a u c R 0 0 0 i a i b + L M 0 0 0 0 0 L M e a p +e b e c ( 1) 电磁转矩方程 : e e e ai a+ bi b+ ci c T e= ω 式中 , ω 为电机的机械角速度 。 机械运动方程 : d ω T T J + B ω eL= d t 惯量 。 ( 3) ( 2) u b = 0 R 0 L M 0
0 R i c
3 模糊自适应 A D R C 设计
A D R C 控制参数的合理选取对其控制性能具有 较大的影响 。 其中 , 非线性反馈比例系数 β1 与微 分增益 β2 的整定主要依靠设计者工程经验并利用 仿真反复试选 , 需 手动调整 , 不便于 实际操作 和 临时参数更改 。 故 可以引入 模糊逻辑 控制 , 利 用 模糊控制的自适应能力 , 自动调整 β1 和 β2 。 本文 设计一个根据 e 1、 e 2 自动逼近最优 β1 和 β2 的模糊 控制器 , 以 e 1、 e 2 作为输入 , 利用模 糊控制规 则 在线对自抗扰参 数进行修改 , 以满足不同时 刻对 自抗扰参数的 要求 , 进一步 优化 A D R C 的控 制性 能 。 根据以上分析 , 本文所设计的模糊自适应 A D R C 结构如图 2 所示 。
无刷直流电机自抗扰控制系统建模和仿真
Ｋ ＥＹ ＷＯＲ ：Ａ ｔ ｅｄｓ ｒａ ｃ ｅ ｃｏ ；ＢｕｈｅｓＤ ｏ ｒ ｏｔ ｌ ｒ ｉ ｕａ ｏ ｏｅ；Ｒ － ＤＳ ｃｖ —ｉ ｕｂ ｅｒ ｅｔ ｎ ｒｓｌ Ｃ ｍ ｔ ；Ｃ ｎｒ ｅ；Ｓｍ ｌｔ ｎ ｍ ｌ ｏ ｉ ｔ ｎ ｊ ｉ ｓ ｏ ｏ ｉ ｄ
ｂｌｔ ｆ ｌ ｎ搭ｓ ｓ
ＺＨ ＡＮ ｏ ｙ ｎ Ｄａ — ｏ ｇ， ＺＨＵ ａ — ｉ Ｈｕ ｎｇ ｑ ｕ
（ ｃｏｌ ｆ ｌ ｔｃｌ ｎ ｆ ｍ ｔ ｎＥ ｇ ｅｒ ｇ ｉ ｇｕＵ ｉ ｒｔ，Ｚ ｅｊ ｎ １ １ ，Ｃ ｉａ Ｓｈｏ ｏ ｅ ｒ ａ ａｄＩ ｏ ａ ｏ ｎｉ ｅ ｎ ，Ｊ ｎｓ ｎ ｅ ｉ Ｅ ｃｉ ｎｒ ｉ ｎ ｉ ａ ｖ ｓｙ ｈｎ ａｇ ２ ３ ｈ ） ｉ ２０ ｎ
ｏ 引
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自 抗扰控制器 （ Ｄ Ｃ 是一种不依赖 于系统模 ＡＲ ） 型的新型非线性控制器，具有超调低、收敛速度快 、 精度高、抗干扰能力强及算法简单等特点 ， 在控制 对象的参数发生变化或有不确定性扰动时具有较强 的 自适应 性 和鲁棒 性 。 目前 ，自抗 扰控 制 器 已在 发 电机励 磁控制 、高速 精加 工机 床 控制 等领 域 和高 性 能武 器系统 的控制 方面得到实 际应 用 。
自抗扰控制器在无刷直流电机控制系统的应用
良 控 效果。 好的 制 １ 自抗 扰 控 制
自抗扰控制技术是一种实用的控制系统非线
动态响应好等诸多优点 ， 在家用 电器和工业生产 领域的应用 日 益广泛。目前较多电动机控制系统 采用的是经典 Ｐ Ｉ Ｄ控制器， 由于无刷直流电机是
一
性综合方法 ， 优点如下 ： １ 统一处理确定系统和 （） 不确定系统的控制问题 ；２ 抑制外部扰动 ， （） 不一
未知外扰 ； ｔ一量测输入； ’ 的 ｎ （） — 阶导数 ；
一
基于自抗扰控制 （ Ｄ Ｃ 理论 的无刷直流电机控 ＡＲ ） 制系统 ， 最后通过 Ｍ ｔｂ软件进行仿真实验。仿 ａａ ｌ ． 真结果证明了 Ａ Ｒ Ｄ Ｃ方法的可行性 ， 系统的动态 性能优于 ＰＤ控制器 ， Ｉ 并且对于负载扰动展现 出
适应性和鲁棒性。
关键词
无刷直流 电机 ； 抗扰控 制器 ； 自 动态性能 ； 鲁棒性
中图分类号 Ｔ ３ １２ Ｔ ３ 文献标识码 Ａ 文章编号 １０ －２ １ ２０ ）６０ ２ － Ｍ ０ ． Ｍ３ ０ ８７ ８ （０ ８ ０ － ００ ０ ４
Ａｐ ｌ ａｉ ｎ ｏ ｐｉ ｔ ｆＡＤＲＣ ｔ ｎ ｒ ｌＳ ｓｅ ｆＢＬＤＣ ｃ ｏ ｏ Ｃｏ ｔ ｏ ｙ ｔｍ ｏ Ｍ
“ 鲁棒性”、适应性” “ 。
自抗扰控制是在继承经典 ＰＤ不依赖于对象 Ｉ 模型优点的基础上， 通过改进经典 ＰＤ自固有缺 Ｉ 陷而形成的新型控制技术。该控制器能实时估计 并补偿系统受到的各种外扰及本身决定的内扰的 总和作用 ， 结合特别的非线性反馈结构实现 良好 的控制品质 ， 并且算法简单 ， 具有较强 的适应性、 鲁棒性 ， 很适于数字化实现。
本文从控制性能和实用化的角度设计出一种
自抗扰控制器在无刷直流电机控制系统中的应用
的系统 就会变成确定性的简单积分串联型或 是 简单线性 系统 。 因此 ， 该控制器算法简单 ， 数 参
适 应性 能 自动检 测 并 补 偿 控制 对 象 的内外 扰
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ｂｒ ｓ ｌ ｓ ｙ ｒｓ ｕ ｈ ｅ ｓＤＣ ｔ ｒ Ａｃ ｉｅ ｄ ｓｕ ｂ ｎ ｅ ｍｏ ｏ ｔ ． ｉｔ ｒ ａ ｃ ｖ
优化
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｏ ｄ ｒｔ ｃ ｉ ｖ ｉ ｈ ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｆ ｒ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｒ ｅ ｏ ａ ｈ ｅ ｅ ｈ ｇ ｙ ａ ｃ ｐ ｒ － ｏ
战。 另外， 经典Ｐ Ｄ控制器需要根据运行工况的 Ｉ
不同而调节控制器参数， 这就给现场调试增加了 难度。 本 文在 无刷直流 电机调速 系统 中采用了 自
ｌ ｔ ｈ ｅ ｌｔ ａ ｕ ｆ ｉｔ ｒ ａ ｃ ， Ｏ ｔ ｅ ｍｏ ｏ ｄ ｌ ａ ｅｔ ｅｒ ａ － ｍｅ ｖ ｌ ｅ ｏ ｓｕ ｂ ｎ ｅ Ｓ ｔ ｒｍｏ ｅ ｉ ｄ ｈ
ｉｔ ｎｆｒ ｄｉｔ ｓｒ ｓ ｏ ｎ ｃｉ ｂｅｔ Ｔ ｅ ｏ ｔ ｌ ｓｒ ｓ ｍｅ ｏａ ｅｉ — ｎ ｅｔ ｎｏｊｃ— ｈ ｎｒ ａ ｏ ｎ ｅｃ ｏ ｃ ｏ
ｏ ｈ ｒｃ ｎ ｒ ｌ ｏ ｏ ｐ ｅ ｉｈ ｂ ｃ ｍｅ ｈ ｕ ｅ ｏ ． ｔ ｅ ｏ ｔｏ ｓｒ ｔ ｒ ｓ ｅ ｄ ｗｈ ｃ ｅ ｏ ｓｔ ｅ ｏ ｔ ｒｌ ｐ ｏ Ｔｈ ｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｅ ｅ ｃ ｌ ｎ ｙ ａ ｃｐ ｒｏ － ｅ ｅ ｐ ｒｍ ｎ ｓ ｌ ｓ ｏ ｔ ｘ ｅ ｌ ｔ ｎ ｍｉ ｅ ｆ ｒ ｒ ｓ ｈ ｅ ｄ
抗 扰控制器 （ ＡＤＲＣ） 方 法 ［性能
院韩京清研 究员于１９ 年在跟踪微分器 （ Ｄ） ９８ Ｔ 、 扩张状态观测器 （ Ｓ 及非线性状 态误差反馈 Ｅ Ｏ） 控制律 （ Ｓ Ｆ 的基础上， ＮＬ Ｅ ） 提出的一种新型非 线性控制器 。 其优 点是通 过扩张状态观测器 测 量出系统 中状态变量， 同时还 观测出了系统中的
《2024年基于DSP的无刷直流电机控制系统设计和仿真研究》范文
《基于DSP的无刷直流电机控制系统设计和仿真研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，无刷直流电机因其高效、低噪音、长寿命等优点，在各个领域得到了广泛应用。
然而，为了实现无刷直流电机的精确控制，需要设计一个高效、稳定的控制系统。
本文将详细介绍基于DSP（数字信号处理器）的无刷直流电机控制系统的设计和仿真研究。
二、无刷直流电机基本原理无刷直流电机（BLDCM）是一种采用电子换向器替代机械换向器的直流电机。
其工作原理是通过电子换向器控制电机内部的磁场，从而实现电机的转动。
无刷直流电机具有高效率、高转矩、低噪音等优点，广泛应用于工业、汽车、家电等领域。
三、DSP控制系统设计1. 系统架构设计基于DSP的无刷直流电机控制系统主要由DSP控制器、功率驱动电路、电机本体等部分组成。
DSP控制器负责接收和处理传感器信号，输出控制信号，实现电机的精确控制。
功率驱动电路负责将DSP控制器的输出信号转换为电机的驱动信号。
2. DSP控制器设计DSP控制器是无刷直流电机控制系统的核心部分，其性能直接影响到电机的控制效果。
DSP控制器应具备高速运算能力、高精度控制能力、强大的抗干扰能力等特点。
在硬件设计上，应选择具有高速处理器、大容量内存、丰富接口的DSP芯片。
在软件设计上，应采用高效的算法和编程语言，实现电机的精确控制。
3. 功率驱动电路设计功率驱动电路负责将DSP控制器的输出信号转换为电机的驱动信号。
其设计应考虑电机的额定电压、额定电流、功率等参数，以及电路的抗干扰能力、散热性能等因素。
常用的功率驱动电路有H桥驱动电路、全桥驱动电路等。
四、仿真研究为了验证基于DSP的无刷直流电机控制系统的设计和性能，我们进行了仿真研究。
仿真软件采用MATLAB/Simulink，仿真模型包括DSP控制器模型、功率驱动电路模型、电机本体模型等。
通过仿真研究，我们可以观察到电机的运行状态、控制效果、抗干扰能力等性能指标。
五、仿真结果分析1. 电机运行状态分析在仿真过程中，我们观察到电机能够平稳启动、加速、减速和停止，表明控制系统具有良好的动态性能。
无刷直流电机控制系统的设计及仿真
书目1 前言............................................................................................................... - 0 -1.1 无刷直流电机的发展......................................................................... - 0 -1.2 无刷直流电机的优越性..................................................................... - 0 -1.3 无刷直流电机的应用......................................................................... - 1 -1.4 无刷直流电机调速系统的探讨现状和将来发展............................. - 1 -2 无刷直流电机的原理................................................................................... -3 -2.1 三相无刷直流电动机的基本组成..................................................... - 3 -2.2 无刷直流电机的基本工作过程......................................................... - 5 -2.3 无刷直流电动机本体......................................................................... - 6 -2.3.1 电动机定子............................................................................... - 6 -2.3.2 电动机转子............................................................................... - 7 -2.3.3 有关电机本体设计的问题....................................................... - 7 -3 转子位置检测............................................................................................... - 8 -3.1 位置传感器检测法............................................................................. - 8 -3.2 无位置传感器检测法....................................................................... - 10 -4 系统方案设计............................................................................................. - 12 -4.1 系统设计要求................................................................................... - 12 -4.1.1 系统总体框架......................................................................... - 12 -4.2 主电路供电方案选择....................................................................... - 13 -4.3 无刷直流电机电子换相器............................................................... - 14 -4.3.1 三相半控电路......................................................................... - 15 -4.3.2 三相全控电路......................................................................... - 15 -4.4 无刷直流电机的基本方程............................................................... - 16 -4.5 逆变电路的选择............................................................................... - 19 -4.6 基于MC33035的无刷直流电动机调速系统................................... - 20 -4.6.1 MC33035无刷直流电动机限制芯片...................................... - 20 -4.6.2 基于MC33035的无刷直流电动机调速系统设计 ................ - 21 -5 无刷直流电机调速系统的MATLAB仿真................................................... - 23 -5.1 电源、逆变桥和无刷直流电机模型............................................... - 24 -5.2 换相逻辑限制模块........................................................................... - 26 -5.3 PWM调制技术.................................................................................... - 31 -5.3.1 等脉宽PWM法......................................................................... - 33 -5.3.2 SPWM(Sinusoidal PWM)法..................................................... - 33 -5.4 限制器和限制电平转换及PWM发生环节设计............................... - 33 -5.5 系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析................................... - 35 -5.5.1 起动，阶跃负载仿真............................................................. - 35 -5.5.2 可逆调速仿真......................................................................... - 37 -6 总结和体会................................................................................................. - 39 -无刷直流电机调速限制系统设计1前言直流无刷电机，无机械刷和换向器的直流电机，也被称为无换向器直流电动机。
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研究意义1•研究意义由于无刷直流电机在四旋翼飞行器控制中的关键作用以及在生产实践中日益广泛的应用，设计快速且平稳的控制系统成为首要任务。
目前，基于现代控制理论的高性能异步电机调速方法主要是依靠精确的数学模型加上传统的 P ID控制。
PID控制实际应用效果较好，但又无法避免对负载变化的适应能力差、抗干扰能力弱和受系统参数变化影响等弱点，而且交流调速系统具有非线性、强耦合、多变量及纯滞后等特性，很难用精确的数学模型描述，这就使得基于精确数学模型的传统控制方法面临严重的挑战。
另外，经典P ID控制需要根据运行工况的不同而调节控制器参数，无刷直流电机又具有数学模型复杂，非线性等特点，这给现场调试增加了难度。
2•国内外研究状况及发展（1）无刷直流电机基本控制方法无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。
无刷电机是指无电刷和换向器（或集电环）的电机，又称无换向器电机。
直流无刷电动机的电机本身是机电能量转换部分，无刷电机的转子上装有永磁体，定子上是电枢，与有刷电机正好是相反的。
它除了电机电枢、永磁励磁两部分外，还带有传感器。
电机本身是直流无刷电机的核心，它不仅关系到性能指标、噪声振动、可靠性和使用寿命等，还涉及制造费用及产品成本。
由于采用永磁磁场，使直流无刷电机摆脱一般直流电机的传统设计和结构，满足各种应用市场的要求，并向着省铜节材、制造简便的方向发展。
直流无刷驱动器包括电源部及控制部，电源部提供三相电源给电机，控制部则依需求转换输入电源频率。
电源部可以直接以直流电输入（一般为24V）或以交流电输入（110V/220 V），如果输入是交流电就得先经转换器（con verter）转成直流。
不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器（inverter）转成3相电压来驱动电机。
换流器（inverter）一般由6个功率晶体管（V1〜V6）分为上臂（V1、V3、V5）/下臂（V2、V4、V6）连接电机作为控制流经电机线圈的开关。
控制部则提供PWM脉冲宽度调制）决定功率晶体管开关频度及换流器（inverter）换相的时机。
直流无刷电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制，所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器（hall-se nsor），做为速度之闭回路控制，同时也做为相序控制的依据。
但这只是用来做为速度控制并不能拿来做为定位控制。
电机驱动电路如图？所示。
图1无刷直流电机的控制电路为了实现电子换向必须有位置信号来控制电路。
早期用机电位置传感器获得位置信号，现已逐步用电子式位置传感器或其它方法得到位置信号，最简便的方法是利用电枢绕组的电势信号作为位置信号。
要实现电机转速的控制必须有速度信号。
用获得位置信号相近方法取得速度信号，最简单的速度传感器是测频式测速发电机与电子线路相结合。
直流无刷电机的换向电路由驱动及控制两部分组成，这两部分是不容易分开的，尤其小功率用电路往往将两者集成化成为单一专用集成电路。
控制电路用作控制电机的转速、转向、电流（或转矩）以及保护电机的过流、过压、过热等。
上述参数容易转成模拟信号，用此来控制较简单，但从发展来看，电机的参数应转换成数字量，通过数字式控制电路来控制电机。
当前，控制电路有专用集成电路、微处理器和数字信号处理器等三种组成方式。
在对电机控制要求不高的场合，专用集成电路组成控制电路是简单实用的方式。
采用数字信号处理器组成控制电路是今后发展方向。
图2无刷直流电机控制回路图3无刷直流电机控制原理二、研究内容1•无刷直流电机数学模型无刷直流电机是一个多变量、强耦合的非线性系统，得到准确的数学模型比较困难，本文采用ADRC控制器对无刷直流电机进行控制，以满足控制系统对电机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的适应性和鲁棒性的要求。
自抗扰控制器是一种无模型的控制器，无模型并非指没有模型，而是指只有一个所有对象都具有的、普遍的、共性的模型。
以三相桥式Y接电机为例，假设电机采用两个一阶自抗扰控制器实现对电机的内、外环控制，内环控制电流，外环控制转速，首先应该建立电机得到数学模型。
无刷电机的驱动电路也是不可忽视的一部分内容，一般采用六臂全桥驱动电路，通过位置传感器获得电机转子的位置信号，产生换向逻辑，根据换向逻辑，改变六个功率开关的开关顺序控制实现电机的换向控制。
本系统针对三相桥式采用两两导通方式的无刷直流电机，建立其电流模型和转速模型。
其次，为了实现对无刷电机的的驱动控制，需要建立无刷直流电机的换向逻辑模块和PW功能模块。
2 •改进PID缺点，设计ADRC控制系统众所周知，在控制工程中，占据主导地位的仍然是PID控制技术，尽管控制理论的发展已远远不局限于此，PID控制器在工业过程控制中占据的主导地位也是绝无仅有的。
PID控制技术的广泛应用，得益于它所具有的优点，即靠控制目标与实际行为之间的误差来确定消除此误差的控制策略，即用误差的过去、现在和变化趋势的加权和控制策略。
然而，科学技术的发展对控制精度和速度的要求，以及对环境变化的适应能力的要求越来越高，经典PID慢慢露出其缺点。
PID的缺点：①误差的取法；②由误差e提取d e/d t的办法；③“加权和”策略不一定最好；④积分反馈有许多副作用。
自抗扰控制方法是中科院韩京清研究员于1998年分析比较PID优缺点的基础上，提出的改进PID缺点的新的控制方法，克服 PID “缺点”的具体办法是：①安排合适的“过渡过程”；②合理提取“微分”-“跟踪微分器” (Tracking Differentiator ,TD);③探讨合适的组合方法-“非线性组合” (NF);④ 探讨“扰动估计”办法 -“扩张状态观测器” (Extended State Observer ,ESO)。
本系统将针对无刷直流电机这一具体对象，分别选取合适的过渡过程，构造扩张状态观测器和快速微分跟踪器，实现非线性反馈，设计两个一阶自抗扰控制器，实现无刷直流电机的内外环控制。
图4无刷直流电机控制系统3 .对PID控制系统基于Simulink仿真建模这一部分将搭建 PID控制系统，调整其控制性能至最优，仿真无刷直流电机的各种特性曲线，目的是用来作为后面部分 ADRC控制性能对比。
应该完成的内容包括：电机模型参数确定，选择具体的电机来作为控制对象；PID控制程序编写; simulink中整个控制系统的搭建；控制系统仿真图像输出。
对ADRC控制系统基于 Simulink仿真建模这一部分是本设计的重点，对照第四部分内容，采用单项变量原则，完成对选定参数的电机的控制，其内容包括：ADRC控制程序的编写；搭建控制系统的 Simulink仿真模型；输出控制特性曲线；完成对控制特性的分析工作。
三、研究方案1•建立无刷直流电机双闭环模型无刷电动机主要有电动机本体、位置传感器和电子开关线路三部分组成。
BLDC的反电势为梯形波。
梯形波反电势意味着定子和转子间的互感是非正弦的。
因为dq变换适用于气隙磁场为正弦分布的电动机，因此，将电动机三相方程变换为dq方程是困难的。
为便于分析，以三相桥式丫接电机为例，直接采用电机原有的相变量来建立数学模型。
假设电机采用三相对称绕组，驱动电路的功率器件为理想开关电机反电势为梯形波，忽略续流二极管的电流，建立电机的状态方程。
(1 )电流模型由直流电机电压平衡关系U a r o 0 i L M o 0 i a d dti be aU b 0 r 0i b 0 L M 0 e bU c 0 0 r i c 0 0 L M :i ce c式中，U a、U b、U c 为定子相绕组电压；i a i b、i c 为定子相绕组电流；r为各相电枢绕组电阻；L、M分别为各相绕组自感和互感；ea、eb、ec为定子相绕组反电动势。
三相桥式无刷直流电机选择两两导通方式，任意时刻只有两相绕组导通。
假设电枢电流为i,两相电枢绕组的感应电动势为e,则e8 e2。
( e i为电流流入绕组的感应电动势，e2为电流流出绕组的感应电动势)，因而得到电流关系模型iri U s eL M 2(L M) 2(L M)式中，Us为两相导通绕组上的电压。
在simulink中建立电流模块的模型为由直流电机的电磁转矩方程为T em ©i a ed b eJ J /w式中，3为电机的机械角速度。
机械运动方程为式中，D为粘滞阻尼系数；T L为负载转矩；J为转动惯量。
以上两个关系可以得出直流电机转速模型在simulink环境下建立转速模块的模型为em T L DwdwdtDwJeiwJT Li QUt(2)转速模型(3)换向逻辑模块和 PWM功能模块BLDC控制系统中，逆变器的换相时刻是通过 BLDC内部的转子位置信号进行控制的。
对应于极对数为6的无刷直流电机,每经过1 /6电气周期(60 °电角度)作为无刷换相时刻。
由于 BLDCM控制系统为方波驱动,PWM调制信号只需为等幅、等宽、等距的信号 ,则可以用S函数来生成PW信号。
PW信号以及逆变器各功率管导通信号产生的模型如图？？？？所示。
2.采用PID控制建模，获取性能曲线3.设计自抗扰控制器(1)安排“过渡过程”安排“过渡过程”主要解决PID控制中误差取法不科学的问题。
主要改善三方面问题，第一，决超调与快速性的矛盾；第二，使误差反馈增益和误差微分反馈增益的选取范围扩大；第三，使给定的反馈增益能适应的对象的参数范围大为扩大，即控制器的鲁棒性更强。
根据对象承受的能力，先安排合理的过渡过程 M(t)，然后取误差e=V i(t)-y ，对于不同阶数的系统，安排过渡过程的方法不尽相同，以一阶对象为例，假设 T 是过渡时间，则可以先取过渡过程的速度函数w(t)，再求积分，得到过度过程Vi(t)。
(2) 跟踪微分器(Tracking Differentiator TD ) 微分器一般是通过采用惯性环节尽可能的快(取小的时间常数)跟踪输入信号的动态特性，通过求 解微分信号(即通过积分)来求取近似微分信号。
因此把这个动态结构可以称作跟踪微分器(Track ingDifferentiatorTD )，即一边尽可能快的跟踪输入信号，同时给出近似微分信号。
这里给出一个一般的例 子。
设二阶系统为：X i X 2X 2u, ur上式的 “快速最优控制”综合系统可以求出，令Xi (t)Xi (t) V(t)进一步可以得到XiX 2X2rsgn(Xi v (t)X 2X2 /(2r)式中，X 1 ( t)是在限制X iw r 下,最快地跟踪输入信号V ( t) o X i ( t)充分接近V ( t )时有X 2 ( t )=X1(t)可做 V( t)的近似微分。
采用这种微分结构，无论是微分效果还是噪声抑制效果都是比较好的。