基于自抗扰控制ADRC的永磁同步电机仿真模型附Simulink仿真

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🔥 内容介绍

三、仿真实现步骤（以 MATLAB/Simulink 为例）

1. 模型搭建流程

1. 创建基础模块：

从 Simscape Electrical 库调用 “PMSM” 模块（设置极对数 4、定子电阻 0.5Ω、dq 轴电感 8mH、永磁磁链 0.15Wb），“Three-Phase Inverter” 模块，“Current Sensor” 与 “Encoder” 模块。

1. ADRC 控制器封装：

采用 Simulink 自定义函数（S-Function）编写 ADRC 算法，包含 TD、ESO、NLSEF 子模块，输入为转速指令 / 反馈、电流反馈，输出为 dq 轴电压指令。

1. 信号处理链路：

三相电流经 “Clark Transform”（3/2 变换）、“Park Transform”（同步旋转变换）得到 dq 轴电流，转速信号经 “Speed Calculation” 模块（基于编码器脉冲）输出机械角速度。

2. 关键参数配置

• 电机参数：额定功率 5kW，额定转速 1500r/min，额定转矩 31.8N・m，转动惯量 0.01kg・m²，阻尼系数 0.005N・m・s。

• ADRC 参数：转速环 TD 时间常数 0.05s，ESO 带宽 20rad/s；电流环 TD 时间常数 0.005s，ESO 带宽 100rad/s；控制周期 100μs。

• 仿真参数：求解器采用 “ode4”（四阶龙格 - 库塔），仿真步长 10μs，总仿真时长 2s（涵盖启动、负载突变、转速切换过程）。

四、仿真模型扩展与工程应用

1. 模型扩展功能

• 故障诊断模块：添加过流、过压、超速保护逻辑，ADRC 观测器可实时监测总扰动，当扰动超过阈值（如 2 倍额定值）时触发保护；

• 效率优化模块：结合最大转矩电流比（MTPA）控制，在 ADRC 电流环中动态调整 d 轴电流指令，实现轻载时效率提升 5-8%。

2. 工程落地建议

• 硬件验证：基于 DSP（如 TI TMS320F28335）或 FPGA 实现 ADRC 算法，注意控制周期与采样周期的时序匹配；

• 参数整定工具：开发 ADRC 参数自动整定界面（基于 MATLAB App Designer），输入电机额定参数后自动生成初始观测器与控制器参数，减少调试工作量。

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 左月飞,张捷,刘闯,等.基于自抗扰控制的永磁同步电机位置伺服系统一体化设计[J].电工技术学报, 2016, 31(11):8.DOI:10.3969/j.issn.1000-6753.2016.11.006.

[2] 顾问,王久和,徐升升,等.基于自抗扰控制技术的永磁同步电机矢量控制策略[J].电源学报, 2011(5):5.DOI:CNKI:SUN:DYXB.0.2011-05-014.

[3] 孙亮.自抗扰控制技术在交流永磁同步电机伺服系统中的应用研究[D].浙江工业大学,2010.

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2.7 ELMAN递归神经网络时序、回归\预测和分类

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2.10 DBN深度置信网络时序、回归预测和分类

2.11 FNN模糊神经网络时序、回归预测

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2.17 时序、回归预测预测和分类

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