Rexroth R150221085

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ADRC抗干扰机理

ADRC之所以能够有效地提高系统的抗干扰能力，关键之处在于从被控输出量中提取干扰信号，并在控制律中进行扰动补偿。为了对系统中的扰动进行观测，需要设计扩张状态观测器，其以系统实际输出y和控制量u来跟踪估计系统的状态变量和扰动量，形式如下所示：

式中：z1， z2，…，zn为状态变量的观测值;zn+1为扰动估计值;β01， β02，…， β0（n+1）为观测器参数。

当φi（e）为线性函数时，ESO为线性观测器;而φi（e）具有非线性特性时，则为非线性观测器，通 过适当选择参数β来准确估计系统的状态变量和扰动值。

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伺服系统扰动分析

在同步旋转坐标系下，电磁转矩Te可表示为

式中：pn为电机极对数;iq和id分别为交直轴电流;Lq和Ld为交直轴电感;ψr为转子磁链。运动方程为

式中：TL为负载转矩;ωr为电角转速;J为转动惯量;B为粘滞摩擦系数。

在表贴式同步电机中有Ld=Lq，结合式（2）和（3），可建立以电角度θ和转子电角转速ωr为变量的二阶系统：

上述以iq为输入、电角度θ为输出的二阶系统，a（t）可视为位置控制回路的总扰动，包括q轴电流环控制误差，负载转矩、转子磁链、转动惯量等参数变化，g（t）表示的未建模动态等。

出现扰动时，依赖误差的传统反馈控制方法，只有在出现位置或速度偏差后才进行调节，必然存在一定程度上的滞后。为了实现高性能的控制，需要迅速抑制这些干扰对位置控制的影响，本文通过自抗扰控制器对系统中的扰动进行估计和补偿，提高系统的抗扰能力。

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