基于TLESO/HLESO/RLESO的PMSM调速系统研究

为了提高永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)调速系统的抗扰动和噪声抑制能力,针对PMSM转速环设计了3种线性自抗扰控制器(linear active disturbance rejection control,LADRC),即传统线性自抗扰控制器(traditional LADRC,TLADRC)、高阶线性自抗扰控制器(high-order LADRC,HLADRC)和降维线性自抗扰控制器(reduced-order LADRC,RLADRC)。各LADRC的区别在于线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的不同,即传统线性扩张状态观测器(traditional LESO,TLESO)、高阶线性扩张状态观测器(high-order LESO,HLESO)和降维线性扩张状态观测器(reduced-order LESO,RLESO)。采用叠加原理对各LADRC控制转速环的稳定性进行了证明,同时对各LESO的收敛条件进行了分析。通过对各LESO的频域分析可得出:TLESO的相位滞后最大,其扰动估计能力最弱;HLESO在中高频段的幅值增益最大,其鲁棒性最差;RLESO相位滞后最小,扰动估计能力最强。最后,在MATLAB/Simulink环境下,对各LADRC控制的转速环进行仿真,仿真结果验证了频域分析的结论,即TLADRC在抗扰动时转速曲线有最大的转速降,HLADRC在抗扰动时转速曲线有振荡,而RLADRC同时具有优良的抗扰能力和抑制噪声能力。所得出的结论可为LADRC应用中LESO的选取提供有力的支持,为PMSM调速系统的优化设计提供理论依据。

磁流变阻尼器阻尼力不确定性与故障估计

磁流变阻尼器在服役过程中存在沉降、温升、漏油等不确定性或故障问题;磁流变阻尼力的不确定性会导致振动控制系统的性能恶化。要建立考虑各种复杂环境下准确的力学模型十分困难。针对该问题,基于1/4车辆悬架模型,采用观测器技术估计磁流变阻尼力不确定性/故障。为了准确估计复杂多变的磁流变阻尼力不确定性/故障,考察了传统的滑模观测器、super-twisting滑模干扰观测器与扩张状态观测器等三种观测器的故障估计能力。仿真结果表明,传统的滑模观测器仅能估计慢变不确定性/故障,而super-twisting滑模干扰观测器和高阶扩张状态观测器也具有良好的快变不确定性/故障估计能力;高阶扩张状态观测器具有相对最好的不确定性/故障估计能力。