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。
无刷直流电机控制系统的设计及仿真.
目录1 前言............................................................................................................... - 1 -1.1 无刷直流电机的发展......................................................................... - 1 -1.2 无刷直流电机的优越性..................................................................... - 1 -1.3 无刷直流电机的应用......................................................................... - 2 -1.4 无刷直流电机调速系统的研究现状和未来发展............................. - 2 -2 无刷直流电机的原理................................................................................... - 4 -2.1 三相无刷直流电动机的基本组成..................................................... - 4 -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....................................................... - 8 -3 转子位置检测............................................................................................... - 9 -3.1 位置传感器检测法............................................................................. - 9 -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....................................................................... - 12 -4.3 无刷直流电机电子换相器............................................................... - 14 -4.3.1 三相半控电路......................................................................... - 14 -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............................................................................... - 18 -4.6 基于MC33035的无刷直流电动机调速系统................................... - 19 -4.6.1 MC33035无刷直流电动机控制芯片...................................... - 19 -4.6.2 基于MC33035的无刷直流电动机调速系统设计 ................ - 20 -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 换相逻辑控制模块........................................................................... - 25 -5.3 PWM调制技术.................................................................................... - 30 -5.3.1 等脉宽PWM法......................................................................... - 32 -5.3.2 SPWM(Sinusoidal PWM)法..................................................... - 32 -5.4 控制器和控制电平转换及PWM发生环节设计............................... - 32 -5.5 系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析................................... - 34 -5.5.1 起动，阶跃负载仿真............................................................. - 34 -5.5.2 可逆调速仿真......................................................................... - 36 -6 总结和体会................................................................................................. - 38 -无刷直流电机调速控制系统设计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。
基于自抗扰控制器的永磁同步电机矢量控制仿真
基于自抗扰控制技术的永磁同步电机矢量控制仿真摘要：文章针对经典的PID控制器应用于永磁同步电机矢量控制的缺点。
依据永磁同步在两相同步旋转坐标系下的数学模型，设计了转速控制环的ADRC控制器，结合按转子磁场定向的矢量控制在simulink 中建立了永磁同步电机调速系统仿真模型，对一台隐极式永磁同步电机进行仿真。
仿真发现，发现ADRC作为速度环的控制器能够避免使用PI控制器时出现超调的问题，而且在转矩突变干扰下转速能迅速回到原稳定平衡点。
仿真说明使用ADRC控制器代替PI控制器控制永磁同步电机使得系统具有更好的抵抗负载转矩扰动的能力。
关键词：矢量控制；ADRC；抵抗转矩扰动0引言交流永磁伺服电机驱动控制策略研究现状电机控制技术是高性能交流永磁伺服电机驱动器的核心，PMSM作为一个典型的非线性复杂控制对象，具有多变量、强耦合、非线性、变参数等特性，在目前来看，常规的电机调速控制方法主要有矢量控制和直接转矩控制策略。
矢量控制(Vector Control，VC)也称为磁场定向控制(Held Oriented Control，FOC)，其基本思路是:通过坐标变换实现模拟直流电机的控制方法来对永磁同步电机进行控制，实现了电机定子电流转矩分量与励磁分量的解耦。
VC的目的是为了改善转矩控制性能，从而使驱动系统具有转矩平滑、调速范围宽等特点，是高性能交流伺服驱动系统的主要控制方式。
和VC不同，直接转矩控(Direct Torque Control，DTC)制摒弃了解耦的思想，取消了旋转坐标变换，简单的通过电机定子电压和电流，借助瞬时空间矢量理论计算电机的磁链和转矩，并根据与给定值比较所得差值，实现磁链和转矩的直接控制。
直接转矩控制可以获得比VC更快的动态响应，在对于动态响应要求高的场合具有独特的优势。
但DTC要保证实际力矩与给定一致就需根据误差选择驱动器件的开关状态，同时保证电机磁链能够按预定轨迹运行，在转矩和磁链的滞环比较器进行控制时会产生转矩脉动，这样将大大的影响电机的低速性能和系统的稳定性，使得电机的宽调速范围受到严重影响，同时导致位置控制精度降低。
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
言
相绕组
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定 子 绕 组互 感 帕
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一 一
感为
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
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。