基于MATLAB的自抗扰控制（ADRC）交流电动机非线性控制系统设计与实现

资 源 简 介

本项目基于韩京清ADRC理论与王久和电机控制方法，在MATLAB平台实现了交流电动机的非线性控制系统。系统具备精确速度与转矩控制能力，可有效抑制内部扰动和外部负载变化，提供完整的仿真与设计验证。

详 情 说 明

基于自抗扰控制（ADRC）的交流电动机非线性控制系统设计与实现

项目介绍

本项目基于韩京清教授的自抗扰控制（ADRC）理论与王久和教授的交流电动机非线性控制方法，设计并实现了一套完整的ADRC控制系统。该系统能够对交流电动机进行精确的速度与转矩控制，有效抑制系统内部扰动（如参数变化）与外部负载变化带来的影响，显著提升系统的鲁棒性与动态性能。

通过构建跟踪微分器（TD）、扩张状态观测器（ESO）和非线性状态误差反馈（NLSEF）等核心模块，并将其与交流电动机的非线性数学模型相结合，本项目实现了一个高性能的非线性控制系统。项目成果通过仿真验证，展示了系统优异的动态响应、抗干扰能力及稳定性。

功能特性

• 完整的ADRC控制器实现：包含跟踪微分器（TD）、扩张状态观测器（ESO）和非线性状态误差反馈（NLSEF）三大核心模块的设计与集成。
• 交流电动机非线性系统建模：建立了精确的交流电动机数学模型，为控制器设计提供被控对象基础。
• 高性能控制效果：实现对交流电动机转速和转矩的精确跟踪控制，对内部参数扰动和外部负载变化具有强鲁棒性。
• 全面的仿真与分析：提供系统动态响应曲线、各模块中间状态输出，并进行抗干扰性能指标（如超调量、调节时间）分析和参数敏感性探讨。

使用方法

1. 设置输入参数：根据需要修改输入脚本或配置文件，设定期望的转速/转矩指令、电动机本体参数（定子电阻、电感、转动惯量等）、外部扰动模拟信号以及ADRC控制器各模块（TD, ESO, NLSEF）的参数。
2. 运行主仿真程序：执行主程序文件，开始系统仿真。程序将根据设定的参数进行ADRC控制计算与电机系统模拟。
3. 查看与分析结果：仿真结束后，程序会自动绘制或提供以下结果：

- 电动机转速和转矩的动态响应曲线。 - TD、ESO、NLSEF等控制器模块的关键内部状态变量变化曲线。 - 系统抗干扰性能的定量分析指标。 - （可选）参数变化对系统性能影响的敏感性分析结果。

系统要求

• 操作系统：Windows, Linux, 或 macOS。
• 软件环境：MATLAB (推荐 R2016a 或更高版本)。
• 必要工具箱：通常需要 MATLAB 基础模块及 Simulink（若包含Simulink模型），对于纯脚本实现，基础模块即可满足要求。

文件说明

主程序文件整合了项目的核心仿真流程。它主要负责初始化系统参数与ADRC控制器配置，调用相应的函数模块实现跟踪微分器、扩张状态观测器及非线性状态误差反馈的控制律计算，并执行交流电动机系统的动态仿真。同时，该文件还承担着结果数据的后处理任务，包括绘制各项响应曲线和计算性能指标，从而完成从系统初始化、仿真运行到结果分析的全过程。