姓名學院自動化與電氣工程學院
專業控制科學與工程
班級指導老師
二〇一六年六月二十二
1 目的
永磁同步電機轉速的傳統pi控制，存在轉速與超調量之間的矛盾，影響調速系統的總體控制效果。在上文中，採用自抗擾控制技術(adrc)，其核心是把系統模型攝動視為內擾，將其和系統外部擾動作為總的擾動，然後利用擴張狀態觀測器對總擾動項進行觀測和前饋補償，實現系統的高品質控制。
adrc對多變數、非線性、強耦合的系統具有很好的控制效果，主要包括擴張狀態觀測器(eso)、非線性跟蹤微分器(td)和非線性狀態誤差反饋控制律(nlsef)，但是在nlsef中的引數不易調整，引入模糊控制，對nlsef引數進行整定，達到自動調節系統引數的目的。利用模糊控制，能對一定範圍內引數進行最佳估計的能力。
2 方法
當採用的向量控制時，轉子定向在旋轉座標系的旋轉方程為
在上述方程中，將作為方程裡面的乙個擾動項，得到的eso為
用來觀測，用來估計它的總擾動，即系統的內部擾動和外部擾動。
nlsef為
其中，是adrc的輸入訊號，為輸出校正誤差，是的估計值，是誤差反饋增益。速度環adrc的結構圖如2-1所示。
圖2-1 速度環adrc結構圖
問題：在上述adrc中，影響eso的收斂速度，影響eso對系統擾動的估計，值越大，抗負載擾動能力越強，帶負載後轉速恢復的時間越短，但是過大會影響系統振盪；增大可抑制振盪，但是過大會引起系統發散；
控制器對具有較大的魯棒性，值越大，系統的抗干擾能力越大；
影響控制器的響應速度，值越大，響應速度越快，但是過大會引起轉速超調。
對於不同的控制狀態，adrc需要手動的調節引數的大小，不適合實際操作。
在上文中，引入模糊控制器，利用模糊控制規則，根據的輸入，**修改自抗擾引數，其控制結構如圖2-2所示。
圖2-2 模糊控制器結構
控制器的模糊變數分別為，在它們的論域上各定義了5個語言子集，基本論域為[-10,10]。
的隸屬度函式：三角形函式；
模糊推理：mamdani演算法；
去模糊化：中心面積法；
圖2-3 隸屬度函式
的模糊控制表如下所示：
得到，其中是非線性反饋的初始值。
則自適應模糊adrc的結構圖如2-4所示。
圖2-4 模糊自抗擾結構圖
3 結果
基於模糊自抗擾的pwsm轉速調節系統中電流環採用常規pi控制，轉速環採用模糊自抗擾控制策略。
電機空載啟動時，對於給定的轉速的快慢，都有良好的響應曲線，而且和常規pi控制，模糊自抗擾控制響應具有更好的快速性和穩定性；速度給定設定為三角波時，常規pi控制和模糊自抗擾控制時的系統響應相差不大，模糊控制沒有體現出很大的優勢，但是在測試系統誤差曲線可以清晰的看出，模糊自抗擾控制的誤差更小，能夠實現更精確的跟蹤。
4 優缺點及改進方法
優點：模糊adrc轉速響應快速且無超調，電機對給定轉速有良好的適應性，通過eso對綜合擾動項的前饋，電機具有良好的抗負載擾動能力，提高了系統的魯棒性，採用模糊adrc可以獲得良好的控制效能。
採用模糊自抗擾控制，對於不同的輸入訊號也能快速並精確的跟蹤給定的速度，解決了常規pi控制器響應快速和無超調之間的矛盾，較好的解決了pwsm的高效能速度控制問題。
缺點：在構造eso時，文中指出是對的估計值，但是並沒有說明指的是什麼，在adrc中省略了td環節，在nlsef中作為adrc的輸入訊號，但是引數無法得知，省略了td可能會出現一定的問題；
在文中沒有給出模糊adrc對大誤差範圍也具有良好的效能，可能會出現在大誤差範圍時響應變慢的情況，而且在小誤差範圍可能出現振盪。
改進方法：在adrc中加入td環節，這樣控制效能會更優良。
對於提高模糊效能，需要調節引數，在較大時，可能出現需要盡快消除誤差、加快響應速度的要求，此時，可以降低，使得的解析度降低，的減少就不會引起控制器的大範圍降低，或者是加大比例因子，可以獲得較大的控制量，使響應加快；當較小時，可能出現需要提高系統精度的要求，此時可以增大，可以題號對輸入變化的解析度，使得控制器可以對微小的變換做出反應，使響應加快，或者是減小，可以減小超調量。則在進行模糊控制設計時，需要用調整後的對進行重新量化，用重新量化好的查詢模糊控制表，得出控制量u，進而根據比例因子得到控制量u。
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