本实用新型专利技术公开了一种基于改进ADRC自抗扰算法的永磁直线电机控制系统。该控制系统采用双闭环控制，即外环速度控制和内环电流控制。该系统包括ADRC速度控制器、d轴ADRC电流控制器、q轴ADRC电流控制、PWM生成模块、驱动器模块、永磁同步直线电机、编码信号、解编码电路、DSP硬件模块QEP、电压传感器、信号调理电路和DSP硬件模块ADC。本实用新型专利技术在调速控制和抗参数摄动方面效果明显，能实现快速无超调调速控制，控制算法不依赖电机参数，输出净控制量曲线光滑，避免颤抖，简化了参数的调节，利用ESO1状态观测器跟踪系统总干扰值达到精确补偿，对电流突然的干扰能够做出迅速的响应，保证电流渐进的稳定。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及永磁直线电机的控制系统，特别是涉及一种基于改进ADRC自抗扰算法的永磁直线电机控制系统。
技术介绍
目前商业化的永磁同步直线电机驱动设备大多数依然采用PI控制器，PI控制器的设计在抗参数摄动方面效果不理想，对永磁同步直线电机参数依赖性很强，在调速系统中不能解决快速性与超调性之间的矛盾。如图3所示传统ADRC自抗扰算法中的NLSEF非线性误差状态反馈律，由于NLSEF非线性误差状态反馈律状态方程中fal()函数在(-δ,δ)工作在线性区间，在其它范围fal()函数工作在非线性区间，fal()函数在-δ和δ两点位置函数特性曲线不光滑如图4所示，这种不光滑的特性容易引起ADRC控制器输出净控制量出现颤抖现象如图4所示，且NLSEF非线性误差状态反馈律状态方程中需要调节k3,k4,δ3,δ4参数，加大了参数调节难度。如图3所示传统ADRC自抗扰算法中的ESO状态观测器，ESO状态观测器输出z1和TD跟踪微分器输出x1比较得到误差值，ESO状态观测器输出z2和TD跟踪微分器输出x2比较得到误差值，通过闭环控制误差值逐渐减小为零时，ESO状态观测器输出z1完全跟踪TD跟踪微分器输出x2，ESO状态观测器输出z2完全跟踪TD跟踪微分器输出x2，NLSEF非线性误差状态反馈律输出的净控制量u1作为放大系数b模块的输入，放大系数b模块的输出与反馈信号值Fdb作为ESO状态观测器的输入，ESO状态观测器输出z1跟踪反馈信号Fdb，ESO状态观测器输出z2跟踪反馈信号Fdb的微分值，ESO状态观测器状态方程误差量逐渐减小为零时，z1和z2能完全跟踪反馈信号Fdb信号和反馈信号Fdb微分信号，这样反馈信号Fdb完全跟踪ADRC自抗扰算法中给定输入信号Ref，同时ESO状态观测器完全跟踪系统总干扰值z3，由于fal()函数曲线不光滑的缺点，ESO状态观测器输出z1和z2跟踪TD跟踪微分器输出x1和x2时会引起误差，该误差将会影响到ESO状态观测器z3跟踪系统总干扰值，进而影响到ADRC算法的控制精度。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种基于改进ADRC自抗扰算法的永磁直线电机控制系统，解决NLSEF非线性误差反馈控制律不光滑特性引起的输出曲线颤抖、参数调节数量多和反馈通道上存在偏离真实值的野值对ESO跟踪总干扰值的影响。解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是：本技术包括ADRC速度控制器、d轴ADRC电流控制器、q轴ADRC电流控制器、PWM生成模块、驱动器模块、永磁同步直线电机、编码信号、解编码电路、DSP硬件模块QEP、电压传感器、信号调理电路和DSP硬件模块ADC。ADRC速度控制器有两路输入，一路输入是给定速度信号值Vref，另一路输入是DSP硬件模块QEP的输出速度信号Vfdb；q轴ADRC电流控制器有两路输入，一路输入是ADRC速度控制器输出值Out，另一路输入是DSP硬件模块ADC的输出q轴电流Iq；d轴ADRC电流控制器有两路输入，一路输入是给定零电流值Iref，另一路输是DSP硬件模块ADC的输出d轴电流Id；PWM生成模块有两路输入，一路输入是d轴ADRC电流控制器输出Id，另一路输入是q轴ADRC电流控制器输出Iq；PWM生成模块的输出作为驱动器的输入；驱动器有两路输出，一路输出作为永磁直线电机的输入，另一路输出作为电压传感器的输入；永磁直线电机的输出编码信号作为解编码电路的输入；解编码电路的输出作为DSP硬件模块QEP109的输入；电压传感器的输出作为信号调理电路的输入；信号调理电路的输出作为DSP硬件模块ADC的输入。所述驱动器模块型号为PM75RL1A120三菱驱动式智能IPM，永磁同步直线电机型号为苏州原亚精密科技有限公司生产的圆筒型永磁同步直线电机，编码信号为型号Renishaw公司的RH100X30D05A直线光栅编码器输出差分信号，解编码电路型号为6FX1121-4BA02SIEMENS 810，DSP硬件模块QEP型号为研旭TMS320F28335DSP开发板，电压传感器型号为VSM025，信号调理电路型号为UAF42增益截止频率可调八阶巴特沃斯低通滤波器，DSP硬件模块ADC型号为研旭TMS320F28335DSP开发板。本技术具有的有益效果是：本技术在调速控制和抗参数摄动方面效果明显，能够实现快速无超调调速控制，控制算法不依赖电机参数，输出净控制量曲线光滑，避免颤抖，简化了参数的调节，利用ESO1状态观测器跟踪系统总干扰值达到精确补偿，对电流突然的干扰能够做出迅速的响应，保证电流渐进的稳定。附图说明图1是基于改进ADRC自抗扰算法的永磁直线电机控制系统图。图2是基于改进ADRC自抗扰算法结构示意图。图3是基于传统ADRC自抗扰算法结构示意图。图4是fal()函数结构示意图。图5是改进ADRC自抗扰算法中PD输出净控制量和传统ADRC自抗扰算法中NLSEF输出净控制量对比示意图。图6是改进ADRC自抗扰算法和传统ADRC自抗扰算法输出控制量对比示意图。图7是改进ADRC自抗扰算法中ESO1状态观测器跟踪干扰值示意图。图8是改进ADRC自抗扰算法调速曲线和PI算法调速对比示意图。图9是基于改进ADRC速度控制器和PI速度控制器在永磁直线电机受外界突然的增加负载和突然减轻负载时输出的速度对比图。图10是基于ADRC自抗扰算法在永磁直线电机受外界突然的增加负载和突然减轻负载时输出的速度和估计总干扰值示意图。图中：101、ADRC速度控制器，102、d轴ADRC电流控制器，103、q轴ADRC电流控制器，104、PWM生成模块，105、驱动器模块，106、永磁同步直线电机，107、编码信号，108、解编码电路，109、DSP硬件模块QEP，110、电流传感器，111、信号调理电路，112、DSP硬件模块ADC。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。如图1所示，本技术包括ADRC速度控制器101、d轴ADRC电流控制器102、q轴ADRC电流控制器103、PWM生成模块104、驱动器模块105、永磁同步直线电机106、编码信号107、解编码电路108、DSP硬件模块QEP 109、电压传感器110、信号调理电路111和DSP硬件模块ADC112。ADRC速度控制器101有两路输入，一路输入是给定速度信号值Vref，另一路输入是DSP硬件模块QEP 109的输出速度信号Vfdb；q轴ADRC电流控制器103有两路输入，一路输入是ADRC速度控制器101输出值Out，另一路输入是DSP硬件模块ADC112的输出q轴电流Iq；d轴ADRC电流控制器102有两路输入，一路输入是给定零电流值Iref，另一路输是DSP硬件模块ADC112的输出d轴电流Id；PWM生成模块104有两路输入，一路输入是d轴ADRC电流控制器102输出Id，另一路输入是q轴ADRC电流控制器103输出Iq；PWM生成模块104的输出作为驱动器105的输入；驱动器105有两路输出，一路输出作为永磁直线电机106的输入，另一路输出作为电压传感器110的输入；永磁直线电机106的输出编码信号107作为解编码电路108的输入；解编码电路108的输出作为DSP硬件模本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于改进ADRC自抗扰算法的永磁直线电机控制系统，其特征在于：包括ADRC速度控制器(101)、d轴ADRC电流控制器(102)、q轴ADRC电流控制器(103)、PWM生成模块(104)、驱动器模块(105)、永磁同步直线电机(106)、编码信号(107)、解编码电路(108)、DSP硬件模块QEP (109)、电压传感器(110)、信号调理电路(111)和DSP硬件模块ADC(112)；ADRC速度控制器(101)有两路输入，一路输入是给定速度信号值Vref，另一路输入是DSP硬件模块QEP (109)的输出速度信号Vfdb； q轴ADRC电流控制器(103)有两路输入，一路输入是ADRC速度控制器(101)输出值Out，另一路输入是DSP硬件模块ADC(112)的输出q轴电流Iq； d轴ADRC电流控制器(102)有两路输入，一路输入是给定零电流值Iref，另一路输是DSP硬件模块ADC(112)的输出d轴电流Id； PWM生成模块(104)有两路输入，一路输入是d轴ADRC电流控制器(102)输出Id，另一路输入是q轴ADRC电流控制器(103)输出Iq； PWM生成模块(104)的输出作为驱动器(105)的输入；驱动器(105)有两路输出，一路输出作为永磁直线电机(106)的输入，另一路输出作为电压传感器(110)的输入；永磁直线电机(106)的输出编码信号(107)作为解编码电路(108)的输入；解编码电路(108)的输出作为DSP硬件模块QEP109的输入；电压传感器(110)的输出作为信号调理电路(111)的输入；信号调理电路(111)的输出作为DSP硬件模块ADC(112)的输入。...
【技术特征摘要】
1.一种基于改进ADRC自抗扰算法的永磁直线电机控制系统，其特征在于：包括ADRC速度控制器(101)、d轴ADRC电流控制器(102)、q轴ADRC电流控制器(103)、PWM生成模块(104)、驱动器模块(105)、永磁同步直线电机(106)、编码信号(107)、解编码电路(108)、DSP硬件模块QEP (109)、电压传感器(110)、信号调理电路(111)和DSP硬件模块ADC(112)；ADRC速度控制器(101)有两路输入，一路输入是给定速度信号值Vref，另一路输入是DSP硬件模块QEP (109)的输出速度信号Vfdb； q轴ADRC电流控制器(103)有两路输入，一路输入是ADRC速度控制器(101)输出值Out，另一路输入是DSP硬件模块ADC(112)的输出q轴电流Iq； d轴ADRC电流控制器(102)有两路输入，一路输入是给定零电流值Iref，另一路输是DSP硬件模块ADC(112)的输出d轴电流Id； PWM生成模块(104)有两路输入，一路输入是d轴ADRC电流控制器(102)输出Id，另一路输入是q轴ADRC电流控制器(103)输出Iq； PWM生成模块(104)的输出作为驱动器(105)的输入；驱动器(105)有两路输出，一路输出作为永磁直线电机(106)的输入，另一路输出作为电压...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭亮，吉祥，师丹丹，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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