Vol.28 No.2 张卫冬等：交流转矩伺服系统H。鲁棒控制 ·187· 得式(12)所示的线性矩阵不等式的正定解P,将 x=[A+△A]x+[B+△B]w P代入式(9)即得到鲁棒稳定控制器K. y=Cx 4 H∞鲁棒稳定控制器两自由度内 为p(s)的状态空间实现，Ka(s)为采用H。方法 设计的抗参数变化鲁棒稳定控制器，p。（s)为 模控制 p(s)的标称模型与K1(s)构成闭环系统的传递 4.1两自由度内模控制器 函数，即虚线框内闭环系统标称模型.K,(③)为 R.Vilanova和I.Serra综合了内模控制和两 补偿控制器，K2(5)为补偿系数，决定模型误差补 自由度控制的优点提出了一种新型结构的两自由 偿速度，K(5)为跟随调节器，根据闭环系统性能 度内模控制器，并采用经典设计理论给出了控制 指标设计，在这里采用PI调节器 器的通用的设计方法[2】 新型两自由度内模控制器结构如图1所示. 图中p(s)为被控对象；p(s)为被控对象的标称 +☒K9 x-A+△r+[B+△周w 数学模型，即内部模型；K:(s)为内环控制器； Ki(s) p'(s) K。(s)为外环控制器；r(s),y(s)和d(s)分别为 K(s) 控制系统的输入、输出和干扰信号 围3基于H鲁棒稳定控制器的两自由度内模控制器系统 结构框图 +&K Fig.3 Structure of a 2-DOF IMCS on the basis of an H ro. K⑧ bust stabllity controller 图1新型两自由度内模控制器系统结构框图 5 仿真实验结果及分析 Fig.1 Structure of a new type 2-DOF IMCS 仿真实验采用220V,1.7kW鼠笼型变频电 文献[13]又把抗扰调节器K:(s)分为两个调 机，并给出交流转矩伺服系统简化模型参数， 节器：抗扰调节器Ka(s)和补偿调节器K() 5.1磁链模型 Lm=0.651H,R.=3.242,L,=0.671H,.= 系统结构如图2所示.其中(s)为(s)的标称 1.3Wb,取max△R,=0.5n. 模型与K1(s)构成闭环系统的传递函数 仅采用PI调节器时控制器参数为饣cp=50, k。=300;采用基于H鲁棒稳定控制器的两自由 p(s) 度内模控制器时控制器参数为kp=120,k= K间 500,k1=350,2=100;磁链给定为阶跃信号. 仿真结果如图4和图5所示.从图4可看出 参数没有摄动时两种控制器性能都很好，从图5 图2改进的2自由度内模控制器系统结构框图 可见参数出现正弦摄动时基于H。鲁棒稳定控制 Fig.2 Structure of improved 2-DOF IMCS 器的两自由度内模控制器性能明显优于PI调节 器 4.2基于H。鲁棒稳定控制器的两自由度内模 5,2电磁转矩模型 控制器 kg.=0.78np(Lm/L)=1.514,K,=33,T,= 把抗参数变化鲁棒稳定控制器和两自由度内 模控制器结合起来得到了H。鲁棒稳定控制器的 0.00167s,少.=1.3Wb,L=0.323H,R=2.25, 两自由度内模控制器，如图3所示，采用此控制 取max△中.=0.2Wb,max△R=0.5n. 器的闭环系统同时能满足系统跟随性能和鲁棒稳 仅采用PI调节器时控制器参数为kp=20, 定性能的要求 k=60;采用基于H。鲁棒稳定控制器的两自由 在图3中， 度内模控制器时控制器参数为kp=10,k=50, k1=[-3.234-45.54],k2=15。 。 张卫冬等 交流转矩伺服系统 棒控制 得式 所示 的线性矩 阵不等式 的正 定解 ， 将 代入式 即得到 鲁棒稳定控制器 鲁棒稳定控制 器两 自由 度 内 模控制 两 自由度 内模控制器 和 综合了 内模控 制和 两 自由度控制的优点提 出了一种新型结构 的两 自由 度内模控制器 ， 并采 用经 典设 计理 论 给 出 了控 制 器 的通用的设计方法 新型两 自由度 内模控 制器结 构如 图 所 示 图中 为被控对 象 。 为被控对 象 的标称 数学 模 型 ， 即 内部 模 型 为 内 环 控 制 器 。 为外环控 制器 ， 夕 和 分别 为 控制系统的输入 、 输出和干扰信号 △ △ · ﹄下 才，尸夕 、、 、 为 的状态空 间实现 ， 为采 用 方法 设计的 抗 参 数变 化 鲁 棒 稳 定 控 制 器 ， 乞 为 的标称模型 与 、 构 成 闭环 系统 的传递 一 · · · 一 · 一 一 一 、 一 ， ‘ ， 〔 、 函数 ， 即虚 线框 内 闭环 系统标称模型 · 谓二 为 补偿控制器 ， 抓 为补偿系数 ， 决定模型误差 补 偿速度 ， 。 为跟随调节器 ， 根据 闭环 系统性能 指标设计 ， 在这里采用 调节器 一 ’ 一二 翔黔匣叶朴科三亚座酬酚 州丽 一 恻座一 斗冈 隋伪马 兰振石 图 墓于 棒稳定控制器的两 自由度内模控制器系统 结构框图 眠 · 】 址 · 叱 川 二则 图 新型两 自由度内模控制器系统结构框图 眠 此 砰 · 文献 【 又把抗扰调节器 、 分 为两个调 节器 抗扰调 节 器 、 和 补 偿调节 器 己 系统结构如图 所示 其 中 式 为 的标称 模型与 、， 构成 闭环 系统 的传递 函数 土 竺毒冈 宁二冈止 兰石丽祠 朴 一 兰匝叫令 图 改进的 自由度内模控制器系统结构框图 比 功 · 墓于 鲁棒稳定控制 器的两 自由 度 内模 控制器 把抗参数变化鲁棒稳定控制器和两 自由度 内 模控制器结合起来得到 了 鲁棒稳定控制器 的 两 自由度 内模控 制器 ， 如 图 所 示 采 用 此 控 制 器 的闭环 系统 同时能满足 系统跟随性能和鲁棒稳 定性能的要求 在图 中 ， 仿真实验结果及分析 仿真实验采用 ， 鼠笼 型变频 电 机 ， 并给 出交流转矩伺服 系统简化模型参数 磁链模型 ， ， ， 沪 ， 取 △ 二 仅采用 调节器时控制器参数 为 叩 二 ， 。 采用基于 。 鲁棒稳定控制器 的两 自由 度内模控制 器 时控 制 器 参数 为 。 。 ， 。 ， 灸‘ ， 走 磁链给定为阶跃信号 仿真结果如 图 和 图 所示 从 图 可看 出 参数没有摄 动 时两 种 控 制器性 能都很好 ， 从 图 可见参数出现 正弦摄动时基于 。 鲁棒稳定控制 器的两 自由度 内模控制器性 能 明显 优 于 调 节 器 电磁转矩模型 ， 一 · · 一 · ， 一 ， ， 沪 ， ， ， 取 么价 二 ， △ 仅采用 调节器 时控制器参数 为 二 ， 。 采用基 于 鲁棒稳 定控制器 的两 自由 度 内模控制器 时控制器参数为 叩 ， 。 ， 介 ， 「一 一 〕 ， 乏比