[发明专利]一种交流位置伺服系统中干扰的观测和补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及三相异步电机伺服系统，特别涉及矢量控制交流伺服系统中干扰的观测和补偿方法。

背景技术

在交流位置伺服系统中，干扰是造成系统伺服性能下降的主要因素，必须加以抑制。在位置伺服系统中，干扰主要有以下几个来源：(1)辨识得到的名义模型与实际被控对象间的误差、机电伺服系统建模过程忽略的结构性不确定因素；(2)系统在运行过程中受到的诸如负载突变、工作环境变化等外部干扰；(3)由静摩擦和库仑摩擦(非线性摩擦)引起的负载力矩干扰等。

在传统控制系统中，通常采用PID控制方法对上述干扰加以抑制，但这种方法存在对负载变化的适应能力差、抗干扰能力弱和易受系统参数变化影响等弱点。由于积分环节的存在，PID和PI对交变干扰的抑制效果不好，对静摩擦又会出现极限环和低速爬行等。如果采用单纯的PD控制，对阶跃干扰又会存在静差，无法实现精确的位置控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种交流位置伺服系统中干扰观测和补偿的方法，对系统中诸如负载突变、模型不确定性和非线性摩擦等干扰进行抑制，提高系统的抗干扰能力和鲁棒性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括采用干扰观测器结合PID控制方法对系统中存在的干扰进行抑制，伺服系统采用位置环和电流环的双闭环结构，在位置环内面向电流环设计干扰观测器，电流环控制器采用PI控制，位置环采用PD控制。

本发明的有益效果是，本发明采用了干扰观测器结合PID可对交流位置伺服系统中的干扰加以抑制，干扰观测器具有响应快和可独立调整的特点，能有效抑制干扰，且对系统参数变化具有较强的鲁棒性，无需额外的力或力矩传感器，在设计时可选择阶次、相对阶次和低通滤波器带宽等参数，实现简单，方法灵活，易于控制。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为干扰观测器的基本结构框图。

图2为干扰观测器的等价结构框图。

图3为矢量控制的双闭环位置伺服系统结构框图。

图4为简化后的电流闭环原理框图。

图5为简化后的位置闭环原理框图。

图6为采用面向电流环DOB的双闭环位置伺服系统结构框图。

具体实施方式

如图1所示，P(s)表示实际系统，P_n(s)表示名义模型，u为系统的外部输入，d为干扰项，为d的估计值，ξ为测量噪声，Q(s)为低通滤波器，其相对阶次大于或等于P_n(s)的相对阶次。DOB把实际系统输出与名义模型输出的差异作为一个等效的干扰，应用于名义模型。它估计出等效的干扰，并将其作为补偿信号反馈到输入端。