摘要：针对传统pid控制下无刷直流电机电流脉动较大，转矩脉动显著的问题，在研究电机数学模型和自抗扰控制器原理基础上，提出一种基于模糊自适应adrc的无刷直流电机电流控制器。采用模糊推理方法对adrc参数在线自整定，将电机电流脉动等视为系统的未知干扰，利用该文设计的控制器以改善馈电电流波形，抑制电机转矩脉动。实验结果验证了所提出控制方案的有效性，是一种新型的无刷直流电机电流控制方式。

关键词：无刷直流电机；电流；模糊自适应；自抗扰控制器

中图分类号：tm36 +1; tm273+ 2    文献标志码：a    文章编号：1001-6848(2010)0i-0073-04

    无刷直流电机是一个多变量非线性系统，由于电枢反应的非线性、换相续流等多方面原因，其电流脉动比较明显；实际控制中，难以得到理想方波电流，限制了其在精度较高的伺服系统中应用。传统pid控制直接选取误差作为控制信号，导致响应快速性与超调性矛盾的出现；且其本身自有的相移效应亦对要求反电势、电流同相控制的无刷直流电机控制不利。针对这一问题，神经网络、傅里叶分析、预测控制及滞环控制等被用于无刷直流电机控制以改善电机运行性能，并取得了一定的效果。

    自抗扰控制器( adrc)由跟踪微分器(td)方程，扩张状态观测器(eso)方程，非线性状态误差反馈( nlsef)方程组成。该控制器能自动检测系统模型的实时作用并予以补偿，控制对象参数发生变化或遇到不确定扰动时都能得到很好的控制效果，具有较强的适应性和鲁棒性，并已成功应用于一些系统的控制。针对adrc非线性反馈参数不易在线合理整定问题，结合模糊推理与ad-rc的优势，本文研究了一种基于模糊自适应ad-rc控制策略，并将其应用于无刷直流电机电流调节器的设计，以期提高系统鲁棒性，达到减小电流脉动的目的。在自建样机实验平台上进行了实验研究，实验结果充分验证了该控制方案有效性，能较好地改善馈电电流波形，抑制电磁转矩脉动。

  研究星形连接的表贴式隐极无刷直流电机，为了简化分析，作出以下假设：

①定子绕组为相带整距绕组；

②不考虑齿槽效应和磁路饱和；

③忽略磁滞、涡流、集肤效应和温度对参数的影响；

④三相定子绕组对称。

    无刷直流电机电压平衡方程式：

电磁转矩方程：

    机械运动方程：

    自抗扰控制器( adrc)是在对经典pid控制器进行反思后，提出的一种的改进型非线性pid控制器结构，由跟踪微分器(td)、扩张状态观测器(eso)、非线性状态误差反馈( nlsef)控制律三部分组成。以二阶受控对象为例，adrc结构如图l所示。

    二阶td安排过渡过程并提取其各阶微分信号，即参考输入产生2个输出信号，是根据对象能力与控制需要安排的光滑过渡过程的近似微分。

    三阶eso由被控对象的输出y(t)来估计对象的状态变量和对象总扰动的实时作用量（系统模型和外扰动的估计）。误差经非线性组合，得到输出：

    自抗扰控制器能自动检测系统模型的实时作用并予以补偿，控制对象参数发生变化或遇到不确定扰动时都能得到很好得控制效果，故其自适应性和鲁棒性较好。

    adrc控制参数的合理选取对其控制性能具有较大的影响。其中，非线性反馈比例系数p1与微分增益岛的整定主要依靠设计