基于殘差觀測器的電機迭代學習控制系統

楊亞楠 秦雪元 李小青 李超峰

關鍵詞： 推桿電機; 閉環控制系統; 殘差觀測器; 迭代學習控制; 機電耦合; 轉速補償

中圖分類號： TN876?34 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號： 1004?373X（2019）03?0119?03

Abstract： A motor′s iterative learning control method based on residual error observer was designed. The electromechanical coupling model of the transmission system was established. The iterative learning control for speed compensation is carried out under the framework of residual error generator control based on observer. Robustness and disturbance rejection performances of the motor speed control system under the influence of load disturbance are improved. The simulation results show that the control system can effectively reduce the amplitude of variation of motor speed under the influence of load disturbance， and improve the stability of the closed?loop control system.

Keywords： push rod motor; closed?loop control system; residual error observer; iterative learning control; electromechanical coupling; speed compensation

0 ?引 ?言

在工業生產需要直線驅動裝置的過程中，通常采用 “旋轉電機+滾珠絲杠”（推桿電機）的驅動方式和直線電機的驅動方式。相對于直接帶動負載的直線電機驅動方式，推桿電機接入傳動裝置后也能產生有效的推力，設計不同的傳動裝置還能使負載獲得多角度的推力。推桿電機擁有成本低、控制性能穩定的特點，尤其是在低速運行狀態下，推桿電機相比于直線電機能夠提供較大轉矩[1?2]。

推桿電機采用永磁同步直流電機，其調速系統包括模型自適應迭代學習控制、模糊控制、神經網絡控制、滑模控制等許多現代控制理論[3?6]。雖然上述方法能夠減少擾動對系統的影響，但是部分方法對模型參數依賴性強，且算法復雜程度高，對于工況復雜的電機控制系統，存在大量干擾。

因此，本文結合上述文獻思想設計一種基于觀測器容錯控制框架下的轉速補償迭代學習控制系統，在該控制框架下，能夠實時監測負載擾動，產生殘差之后進行轉速的迭代學習控制，提高了系統的穩定性。系統仿真表明，該控制器相對于傳統控制器具有快速性、無超調等優點，對負載轉矩具有較強的魯棒性。

4 ?結 ?論

本文針對推桿電機直流調速系統在負載擾動下的系統動態性能下降問題，設計一種殘差觀測器下電機迭代學習的控制方法。分析電機系統與傳動系統的機電耦合數學模型，在基于觀測器的殘差生成器控制框架下進行轉速補償的迭代學習控制，這樣既不會影響閉環系統原有的穩定性，又避免了單純進行復雜的迭代學習計算。結果表明，該控制方法能有效抑制負載擾動，使系統獲得較好的魯棒性，控制效果優于傳統的PD控制器。

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