基于自抗擾控制器的異步電機變頻調速系統(tǒng)

式中：為電機速度給定值；為電機速度反饋ωr的跟蹤信號；為總和擾動W(t)的觀測值；u為控制量；β01，β02為ADRC輸出誤差校正增益；h為采樣周期；kp為比例系數(shù)；b0為補償因子，通過整定kp，b0來調整系統(tǒng)的控制性能。

4 實驗及結果分析

4．1 系統(tǒng)硬件連接

整個系統(tǒng)包括上位機和監(jiān)控軟件(WinCC)、S7-300PLC，Micro Master Vector(MMV)變頻器、異步電機和光電編碼器，如圖4所示。

4．2 系統(tǒng)軟件設計

4．2．1 系統(tǒng)通訊設計

系統(tǒng)通訊由三部分組成：①PLC與變頻器之間的PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線通訊，實現(xiàn)PLC對變頻器的現(xiàn)場遠程控制；②工控機與PLC之間的MPI通訊，一方面實現(xiàn)了STEP7和PLC之間的通訊，完成程序上載、下載、調試、故障診斷和在線監(jiān)視等；另一方面實現(xiàn)了WinCC與PLC之間的通訊，完成過程數(shù)據(jù)的傳輸，系統(tǒng)狀態(tài)的實時監(jiān)控；③WinCC與Excel之間的OPC通訊，通過軟件實現(xiàn)對電機轉速過程數(shù)據(jù)的歸檔并啟用OPC通訊服務，將過程數(shù)據(jù)導出到Excel中，用于系統(tǒng)響應曲線的擬合和各項動靜態(tài)性能指標的分析。

4．2．2 系統(tǒng)控制軟件設計

實驗中使用語句表STL在工業(yè)軟件STEP7V5．2中編程。整個系統(tǒng)采用結構化編程，系統(tǒng)程序結構如圖5所示。

4．3 ADRC的參數(shù)整定

研究表明，β01和β02主要由控制器的離散控制周期決定，一般為：β01=1／h，β02=1／(5h2)。試驗中速度的采樣周期取為h=100 ms，故取β01=10，β02=20。對于需整定的控制器參數(shù)kp，b0，實驗中采用由小到大試湊法進行整定，通過現(xiàn)場調試和修改參數(shù)，在得到較好的動靜態(tài)效果時確定一組比較理想的控制器參數(shù)，參數(shù)整定相對容易。