基于自抗扰控制器的异步电机变频调速系统

式中：为电机速度给定值；为电机速度反馈ωr的跟踪信号；为总和扰动W(t)的观测值；u为控制量；β01，β02为ADRC输出误差校正增益；h为采样周期；kp为比例系数；b0为补偿因子，通过整定kp，b0来调整系统的控制性能。

4 实验及结果分析

4．1 系统硬件连接

整个系统包括上位机和监控软件(WinCC)、S7-300PLC，Micro Master Vector(MMV)变频器、异步电机和光电编码器，如图4所示。

4．2 系统软件设计

4．2．1 系统通讯设计

系统通讯由三部分组成：①PLC与变频器之间的PROFIBUS-DP现场总线通讯，实现PLC对变频器的现场远程控制；②工控机与PLC之间的MPI通讯，一方面实现了STEP7和PLC之间的通讯，完成程序上载、下载、调试、故障诊断和在线监视等；另一方面实现了WinCC与PLC之间的通讯，完成过程数据的传输，系统状态的实时监控；③WinCC与Excel之间的OPC通讯，通过软件实现对电机转速过程数据的归档并启用OPC通讯服务，将过程数据导出到Excel中，用于系统响应曲线的拟合和各项动静态性能指标的分析。

4．2．2 系统控制软件设计

实验中使用语句表STL在工业软件STEP7V5．2中编程。整个系统采用结构化编程，系统程序结构如图5所示。

4．3 ADRC的参数整定

研究表明，β01和β02主要由控制器的离散控制周期决定，一般为：β01=1／h，β02=1／(5h2)。试验中速度的采样周期取为h=100 ms，故取β01=10，β02=20。对于需整定的控制器参数kp，b0，实验中采用由小到大试凑法进行整定，通过现场调试和修改参数，在得到较好的动静态效果时确定一组比较理想的控制器参数，参数整定相对容易。