基于自抗扰(ADRC)的永磁同步电机矢量控制调速系统仿真探索

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338人浏览 · 2026-03-11 10:15:00

uWvvJWldyYUZ · 2026-03-11 10:15:00 发布

基于自抗扰(ADRC)的永磁同步电机矢量控制调速系统仿真 1.模型简介模型为基于自抗扰控制（ADRC）的永磁同步电机矢量控制仿真，采用Matlab R2018a/Simulink搭建。模型内主要包含DC直流电压源、三相逆变器、永磁同步电机、采样模块、SVPWM、Clark、Park、Ipark、采用一阶线性自抗扰控制器的速度环和电流环等模块，其中，SVPWM、Clark、Park、Ipark、线性自抗扰控制器模块采用Matlab funtion编写，其与C语言编程较为接近，容易进行实物移植。模型均采用离散化仿真，其效果更接近实际数字控制系统。 2.算法简介永磁同步电机调速系统由转速环和电流环构成，均采用一阶线性自抗扰控制器。在电流环中，自抗扰控制器将电压耦合项视为扰动观测并补偿，能够实现电流环解耦；在转速环中，由于自抗扰控制器无积分环节，因此无积分饱和现象，无需抗积分饱和算法，转速阶跃响应无超调。自抗扰控制器的快速性和抗扰性能较好，其待整定参数少，且物理意义明确，比较容易调整。 3.仿真效果如下

在电机控制领域，永磁同步电机（PMSM）因其高效、节能等优点被广泛应用。而基于自抗扰（ADRC）的矢量控制调速系统仿真为我们提供了一种新颖且有效的控制策略。今天就来和大家详细聊聊基于自抗扰(ADRC)的永磁同步电机矢量控制调速系统仿真。

一、模型搭建

本次模型是基于Matlab R2018a/Simulink搭建的，采用基于自抗扰控制（ADRC）的永磁同步电机矢量控制仿真。模型内可谓“五脏俱全”，主要包含DC直流电压源、三相逆变器、永磁同步电机、采样模块、SVPWM、Clark、Park、Ipark、采用一阶线性自抗扰控制器的速度环和电流环等模块。

这里特别说下SVPWM、Clark、Park、Ipark、线性自抗扰控制器模块，它们采用Matlab function编写，和C语言编程较为接近，这就为实物移植提供了极大的便利。

% 以SVPWM模块为例的一个简单示意代码
function [u1,u2,u3] = svpwm(Valpha, Vbeta)
    % 坐标变换到三相静止坐标系
    V1 = Valpha;
    V2 = -0.5 * Valpha + sqrt(3)/2 * Vbeta;
    V3 = -0.5 * Valpha - sqrt(3)/2 * Vbeta;

    % 扇区判断
    theta = atan2(Vbeta, Valpha);
    if theta >= 0 && theta < pi/3
        sector = 1;
    elseif theta >= pi/3 && theta < 2*pi/3
        sector = 2;
    % 后续扇区判断省略...
    end

    % 计算占空比等逻辑，这里省略具体实现
    % 根据扇区计算u1, u2, u3
    u1 = 0.5;
    u2 = 0.3;
    u3 = 0.2;
end

上述代码简单模拟了SVPWM模块的部分功能，通过坐标变换和扇区判断等步骤，最终得到三相电压的占空比信息，这在实际的永磁同步电机控制中起着关键作用，用于控制逆变器输出合适的电压。

整个模型均采用离散化仿真，离散化仿真最大的好处就是其效果更接近实际数字控制系统，能更好地模拟真实场景下电机的运行状况。

二、算法精髓

永磁同步电机调速系统由转速环和电流环构成，这里都采用一阶线性自抗扰控制器，这可是整个系统的“智慧大脑”。

在电流环中，自抗扰控制器展现出独特的魅力，它将电压耦合项视为扰动观测并补偿，这就像给电机运行过程中的干扰因素来了个“精准打击”，从而实现电流环解耦。简单理解，电流环在运行时可能会受到各种因素干扰，自抗扰控制器把这些干扰识别出来并补偿掉，让电流环能更稳定地工作。

% 电流环中自抗扰控制器的示意代码
function [u] = adrc_current(i_ref, i_fb, z1, z2, b0)
    e = i_ref - i_fb;
    z1_dot = z2 - b0 * e;
    z2_dot = -kp * z1 - ki * z2;
    u = (1/b0) * (z2_dot - z2) + i_ref;
    % 更新状态变量
    z1 = z1 + Ts * z1_dot;
    z2 = z2 + Ts * z2_dot;
end

在上述代码中，通过参考电流 iref 和反馈电流 ifb 的差值 e 来调整控制器的输出 u，同时更新状态变量 z1 和 z2，实现对电流的精确控制。