文献综述(或调研报告):
1.电动自行车相关知识
电动自行车的专用电机,主要是新型的无刷直流、传感器传感、只能控制的无级调速、低转速、大转矩电动机。其中也包括有刷并有内减速机构的直流电动机。目前由于技术水平所限,电动车暂时只能采用直流电动机,而且要维持一个相当时期,待逆变器技术、交流电动机技术进一步成熟,可望交流电动机和具有交直流优良特性的电动机成为电动车的动力主流[1]。
2.无刷直流电机建模
目前市场上电动自行车大多采用无刷直流电机[2],本文针对采用无刷直流电机的电动自行车,根据电机原理建模。无刷直流电机是一个非线性系统[3],为了抓住无刷直流电机的主要矛盾,我们在理想状态下进行建模。根据文献[4]可知,借助matlab的simulink模块,可以很好的搭建出无刷直流电机模型。
3.自抗扰技术
经典的PID控制有如下四个方面的缺陷[5]:
- 由于输出的不可跳变性,直接以的方式产生原始误差不太合理。
- 常用的近似微分器并不适合,对于输入信号包含的噪声有放大作用,。
- PID控制器给出的控制量是误差的现在、过去和将来三者的加权和,是这三者的线性组合。大量工程实践表明,三者的线性组合不一定是最好的组合方式。
- 误差信号的积分——反馈的引入有很多负作用。大量工程实践表明,误差积分反馈的引入,使闭环变得迟钝,容易产生振荡,积分饱和引起的控制量饱和等。
针对上述PID控制的缺陷,自抗扰技术提出如下相应的解决方案:
- 微分信号提取。安排过渡过程,采用非线性跟踪微分器,使误差渐近变化,实现“无超调、快速跟踪”。
- 非线性组合的应用。采用误差的比例、积分、微分的非线性组合构成控制律得到控制量,效果优于线性组合。
- 扩张状态观测器。用状态观测器提取反馈信号的微分。对于未知的外部扰动,看做一个总和扰动作为状态变量,则系统变为线性系统,对此系统建立状态观测器,再对扰动进行补偿,可得到原系统各状态量X的跟踪量。
自抗扰控制器框图如图1:
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