基于 Lunberger 干扰观测器的永磁同步电机矢量速度控制

资 源 简 介

基于 Lunberger 干扰观测器的永磁同步电机矢量速度控制

详 情 说 明

永磁同步电机（PMSM）的矢量速度控制系统中，引入Lunberger干扰观测器是一种有效提升抗扰性能的方案。该系统采用双环控制结构：内环为电流环，外环为速度环。电流环采用传统的PI调节器实现快速动态响应，而速度环的创新之处在于结合了扩展状态观测器的非线性控制策略。

在速度控制环节，控制器输出iq由两部分构成：前馈项k(w-z1)基于速度误差的补偿，以及观测器状态z2提供的扰动补偿项。其中z1和z2构成二阶动态观测器的状态变量，通过实时估计系统总扰动（包含负载转矩变化、参数摄动等不确定因素）。

观测器核心方程dz1/dt=z2-2p(z1-w)+b揭示了其工作机制：通过设计观测器增益p，使估计状态z1能快速跟踪实际转速w，同时z2收敛于系统总扰动。参数b0代表系统控制增益的标称值，用于实现扰动前馈补偿。这种结构将传统PI控制与扰动观测相结合，既保持了PI控制的简洁性，又通过观测器补偿了系统不确定性。

该方案的优势在于：1）无需精确已知所有电机参数；2）对匹配扰动具有渐近抑制能力；3）通过适当选择观测器带宽，可在动态性能和抗噪能力间取得平衡。实际应用中需注意电流环带宽应显著高于速度环，且观测器响应速度需与系统机械时间常数相匹配。