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基于ADRC的永磁同步电机模型预测转矩控制系统
基于ADRC的永磁同步电机模型预测转矩控制系统
摘要：
近年来，永磁同步电机作为一种性能优越、响应快速的电机，受到了广泛的关注和应用。然而，永磁同步电机在实际控制过程中，面临着转矩控制精度不高、抗扰性差、系统动态性能差等问题。本文基于主动抗扰控制(ADRC)理论，提出了一种永磁同步电机模型预测转矩控制系统。通过对永磁同步电机模型进行建模与分析，设计了ADRC控制系统，并在Simulink环境下进行了仿真，结果表明本文所提出的控制系统能够有效地提高转矩控制精度和抗扰性能。
引言：
永磁同步电机是一种新型的高性能电机，具有高效率、高功率密度、快速响应等优点。随着电力工业的不断发展，永磁同步电机在工业应用领域具有广阔的市场前景。然而，永磁同步电机在实际控制中，常常面临转矩控制精度不高、抗扰性差、系统动态性能差等问题，这对于电机的性能和稳定运行带来了不利影响。
为解决上述问题，本文提出了一种基于ADRC的永磁同步电机模型预测转矩控制系统。ADRC是一种能够有效地抑制主动干扰的控制方法，其通过模型预测控制的思想，结合自适应控制和滑模控制，能够在线准确估计和抵消扰动对系统的影响。
方法：
首先，根据永磁同步电机的物理特性和数学模型，建立了永磁同步电机的数学模型。其次，针对所建立的模型，设计了基于ADRC的转矩控制系统。ADRC控制器由速度跟踪内环和转矩跟踪外环组成，内环使用自适应扩张状态观测器（ESO）进行速度估计，外环通过比例积分滑模控制器（PI-SMC）计算转矩控制信号。最后，基于Simulink环境搭建了实验平台，进行了仿真实验。
结果与讨论：
在进行仿真实验时，本文采用了常见的永磁同步电机参数进行模拟，并对系统进行一系列的转矩控制实验。仿真结果表明，基于ADRC的转矩控制系统能够显著提高永磁同步电机的转矩控制精度和抗扰性能。在不同负载和扰动条件下，系统在保持稳定性的同时，能够快速地追踪并抵消外界扰动。
结论：
本文基于ADRC理论，提出了一种永磁同步电机模型预测转矩控制系统。通过建立永磁同步电机模型，设计了ADRC控制器，并进行了Simulink仿真实验，结果表明所提出的控制系统能够显著提高转矩控制精度和抗扰性能。该研究为永磁同步电机的控制提供了一种有效的方法，对提高电机的性能和稳定性具有重要的实际意义。
关键词：永磁同步电机；ADRC；转矩控制；模型预测控制；抗扰性能