基本信息：

沈阳工业大学·电气工程学院，研究方向：伺服电机控制

发表于电机与控制学报。影响因子：3.218

论文内容简介

针对永磁同步电动机（PMSM）伺服系统在受外部扰动、参数变化等不确定性因素影响下系统鲁棒性变差的问题，本文提出一种基于改进灰狼优化算法（IGWO）的PMSM滑模自抗扰控制(SM-ADRC)方案。首先，对传统扩张状态观测器存在的峰值问题而降低不确定性的观测精确度，设计了变增益扩张状态观测器，通过降低初始增益来提高观测精确度。其次，用滑模控制代替传统ADRC中的非线性误差状态反馈环节，进而提高系统的鲁棒性。由于参数比较多不易调节，利用IGWO对参数进行优化，充分发挥控制器的性能。基于Lyapunov理论分析了该方案的稳定性。通过系统仿真和实验结果表明，该方法能够有效跟踪速度给定，克服参数变化、负载扰动等不确定性因素的影响，保证了PMSM伺服系统的强鲁棒性。

研究背景

永磁同步电动机具有高效率、大扭矩惯性比、结构简单、可控性好的优点，在工业伺服系统中得到广泛应用。但是由于PMSM本身具有时变性、非线性、强耦合的特点，当系统受到外部扰动、参数变化的影响时，传统的PID控制很难满足高精确度控制的需求。国内外大量学者将ADRC应用于PMSM伺服系统中，但是ADRC的非线性函数对控制器的性能有影响，很多学者都对其进行了改进。本文提出一种基于改进灰狼优化算法的滑模自抗扰控制方案，抑制不确定性的影响并提高PMSM伺服系统的收敛速度。

 创新内容与工程应用价值

为了提高PMSM伺服系统的抗干扰能力，本文提出了一个基于IGWO的改进SM-ADRC方法。采用VGESO观测PMSM伺服系统所受到的不确定因素，同时抑制峰值问题对观测精度的影响；采用SMC代替NLSEF提高了控制系统的鲁棒性，然后用IGWO对参数进行优化。为了验证所提出的控制方法的有效性，对三种工况下进行了仿真实验，充分的显示出本文的改进SM-ADRC比ADRC、传统SM-ADRC具有更好的鲁棒性，为实际的伺服系统应用提供了新方法。

基于灵思创奇设备

本文采用ADRC、SM-ADRC和改进SM-ADRC三种控制方法控制PMSM，都是在灵思创奇的Link-RT半实物仿真实验平台中实现的。利用此平台，首先在Simulink中创建ADRC、SM-ADRC和改进SM-ADRC模型，并加入I/O模块，完成相应硬件参数的配置，将编译后的代码下载至仿真机内，随后在RT–Sim Plus主控软件中配置需监视及保存的变量，实现在线监视系统状态、实时调整参数等，进而实现了三种控制方法的PMSM运行。此平台提供了非常方便的控制算法实现和快速验证的实验平台，为我们缩短了大量的研发时间，实时性好，可靠性高。