摘要：針對(duì)異步電機(jī)d—q坐標(biāo)系下四階磁場(chǎng)定向控制非線性模型．利用狀態(tài)反饋控制設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出能夠抑制周期性擾動(dòng)的非線性控制器，實(shí)驗(yàn)及仿真結(jié)果表明，控制器具有較高的性能。 關(guān)鍵詞：伺服系統(tǒng)；非線性控制器；狀態(tài)反饋；擾動(dòng)抑制 Abstract：In this paper，a class of disturbanceattenuation approach is proposed for induction mo—tot servo systems， which yields the local stable systems of these problems via iaonlinear state feed—back control for unknown finite bounded periodical disturbance． Simulation and experimental results show that this controller has good performance． Key words： servo system； nonlinear con—troller；state feedback；disturbance attenuation． 0 引言 改善與提高伺服系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性以及系統(tǒng)的抗干擾性，始終是數(shù)控技術(shù)研究的熱點(diǎn)問題之一。經(jīng)典的P或PI控制方法盡管算法簡單易于實(shí)現(xiàn)，但在模型的線性化近似過程中．不可避免地丟失了系統(tǒng)的固有信息，在數(shù)控機(jī)床高速運(yùn)動(dòng)、高定位、高跟蹤精度的要求下，傳統(tǒng)的控制方法對(duì)控制參數(shù)的適應(yīng)性差、抗干擾能力不強(qiáng)等缺陷也已顯露出來。本文利用非線性狀態(tài)反饋控制理論方法，針對(duì)系統(tǒng)在受到周期性擾動(dòng)的情況下，設(shè)計(jì)了反饋控制器，并在由異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和仿真，取得了良好的控制效果。 1 異步電機(jī)的描述模型 異步電機(jī)的特性可由磁場(chǎng)定向控制方式下d-q坐標(biāo)系下的四階模型來描述．這里引用文獻(xiàn)的模型．有關(guān)符號(hào)定義如下： R[sub]s[/sub]——異步電機(jī)的定子電阻 R[sub]r[/sub]——轉(zhuǎn)子電阻 L[sub]s[/sub]——電機(jī)的定子電感 L[sub]r[/sub]——電機(jī)轉(zhuǎn)子電感 M——電機(jī)的互感 u——輸入電壓 i ——電流 φ——磁通 T[sub]L[/sub]——負(fù)載轉(zhuǎn)矩 J—— 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 K——等效摩擦系數(shù) n[sub]p[/sub]——電機(jī)授對(duì)數(shù) ω—— 電機(jī)轉(zhuǎn)速 那么，異步電機(jī)的狀態(tài)方程可描述為： 2 非線性狀態(tài)反饋控制器的設(shè)計(jì) 如果我們引入內(nèi)環(huán)控制器 電機(jī)運(yùn)行時(shí)的各相電流可由傳感器檢測(cè)。通過z/3變換可計(jì)算出i[sub]φ[/sub]、i[sub]d[/sub]的值，磁通φ[sub]d[/sub]可由磁通觀測(cè)器算法獲得，當(dāng)我們適當(dāng)控制i[sub]d[/sub]和φ[sub]d[/sub]的取值范圍時(shí)，可以得到一個(gè)四階的正定矩陣P。 3 實(shí)驗(yàn)與仿真 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示。將滑臺(tái)置于振動(dòng)臺(tái)上固定，在滑臺(tái)的負(fù)載上安裝速度扭矩多用途傳感器，傳感器信號(hào)經(jīng)過電荷放大器，碼盤信號(hào)經(jīng)接口卡引入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)處理后將控制信號(hào)。 實(shí)驗(yàn)過程如下：首先啟動(dòng)電機(jī)使之達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行速度低于額定轉(zhuǎn)速的5 ，保持這種狀態(tài)，然后啟動(dòng)振動(dòng)臺(tái)，由于振動(dòng)可以等效地轉(zhuǎn)換為一定量的負(fù)載轉(zhuǎn)矩輸入，并且可由傳感器檢測(cè)，故我們可以認(rèn)為這是一種周期性的擾動(dòng)輸入。PI控制器始終跟隨這種擾動(dòng)的變化，總在理想轉(zhuǎn)速的0．3 ～0．5 范圍內(nèi)波動(dòng)，而用非線性控制器時(shí)，除突加擾動(dòng)時(shí)刻有一個(gè)較大波動(dòng)外（O．5 左右），其它時(shí)間均小于0．001 ，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為5次平均值。電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)由于i和 的變化比較迅速，計(jì)算機(jī)不能在線控制，只能仿真。 參考文獻(xiàn)： [1] 馮勇.現(xiàn)代計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)[M] 北京r機(jī)械工業(yè)出版社．1996． [2] Tuan H D，Hosoe S．On linear robust controllers for a class of nonlinear singular perturbed systems[J]．AutomatJea．1999，35：753—739 [3] Feng G．Cao S G．Rees N W An approach to control 0f a class of nonlinear systems[-J]．Automatica，1996．32 作者簡介： 李曦.唐小琦．周云飛．陳吉紅 國家鼓控系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心