用于永磁同步电动机直接转矩控制系统的新型定子磁链滑模观测器

提出一种高鲁棒性的永磁同步电动机定子磁链滑模观测器。该观测器借助于滑模控制理论,以定子电流和定子磁链为状态变量,利用电流观测误差对定子磁链观测进行校正。实验结果表明,观测器对模拟量采样通道直流偏置、电机参数的变化具有较强的鲁棒性,构成的直接转矩控制系统调速范围较宽。     

一种用于异步电机无速度传感器控制的自适应滑模观测器

针对异步电机无速度传感器中存在的对参数变化鲁棒性差的问题,研究了一种基于自适应滑模观测器的异步电机无速度传感器的矢量控制方案。自适应滑模观测器根据电机静止坐标系下的数学模型构造了转子磁链观测器,定子电流观测值与实际值的误差构成观测器的滑模面,在滑模运动下该观测器的观测值最终趋近于实际值,从而实现转子磁链的估计。电机转速由自适应方法估算得到,滑模观测器的稳定性可由李雅普诺夫稳定性证明。与其他方案相比,该方法的优点在于实现简单,对参数变化具有鲁棒性。仿真和实验对控制方案的正确性和可行性给出了验证,该观测器可以实现对转子磁链和转速的观测,且在负载扰动和给定转速变化的情况下该滑模观测器具有鲁棒性。     

基于二阶滑模观测器的感应电机转子磁链观测

实现矢量控制的基础是准确获得转速和转子磁链信息,本文提出了一种基于二阶滑模观测器的转子磁链观测方法。将构造的滑模观测器作为模型参考自适应系统(MRAS)的参考模型,将磁链的电流模型改造为该中间变量的可调模型,且其可调量为转速变量,进而构造出MRAS,实现对转速的观测。在此基础上,完成转子磁链的计算,并得到转子磁链角度,实现基于直接磁场定向的感应电机矢量控制。中间量的构造有效避免了传统MRAS中的纯积分问题,便于算法的实施;二阶滑模观测器有效地削弱了一阶滑模观测器存在的抖振扰动,并且参数具有较强的鲁棒性。仿真结果表明该转子磁链观测器具有较高的观测精度,且对外部扰动和转子电阻变化具有较强的鲁棒性,提高了系统的动稳态性能。     

基于滑模观测器定子磁链观测研究

定子磁链观测是直接转矩控制系统中的关键环节.基于电压模型的磁链观测方法是常用的观测方法,但其低速观测精度受定子电阻变化的影响,低速时,定子电阻压降在反电动势中所占比例较大,较小的定子电阻误差都会导致观测精度下降.提出了一种基于滑模观测器观测定子磁链的方法,通过滑模函数驱动估计电流跟随实际电流.实现对定子磁链的观测.该方法不含有定子电阻,对定子电阻具有完全鲁棒性,而且不需要定子电压信息.仿真结果表明该方法能在全速范围内准确观测定子磁链,且具有结构简单,容易实现的特点.     

基于滑模观测器的无速度传感器异步电机模型预测控制

模型预测控制是近年来在交流调速领域逐渐受到关注的一种优化控制算法。针对预测控制所需的转速和磁链信息,采用将电机本体输出电流作为参考模型,自适应磁链滑模观测器的输出电流作为可调模型,通过对电流误差设置合适的自适应率,最终辨识出转速。该方案不仅提高了参考模型的精确性,同时将滑模理论应用到磁链观测模型,提高了系统的动态响应和对电机参数的鲁棒性。最后在MATLAB/Simulink环境下搭建了联合仿真模型,仿真结果验证了该方案的可行性。     

带定子电阻辨识的新型滑模速度观测器

提出了一种带定子电阻辨识的新型滑模速度观测器,用于异步电动机转速的精确观测.该观测器采用一种改进的电压转子磁链模型,在降低转子电阻变化对磁链观测影响的同时,还有效解决了传统电压模型固有的缺陷;并利用定子电流估计值与实际值的偏差在线计算电机的定子电阻,从而提高了磁链和转速在低速范围内的观测精度.仿真结果证明该方案在全速范围内具有响应速度快、稳态精度高和对定、转子电阻变化鲁棒性强的特点.     

基于全阶状态滑模观测器的异步电机转子磁链观测

矢量控制的关键在于转子磁链定向。针对异步电机矢量控制中磁链观测问题,设计了一种基于全阶状态滑模观测器的增强型转子磁链观测方案。该方案将全阶磁链观测器和滑模观测器结合起来对异步电机定子电流和转子磁链同时进行实时跟踪观测,从而获得较为准确的转子磁链观测,进而提高矢量控制时磁场定向的准确性以及矢量控制的性能。研究表明该方案不仅算法简单,而且具有较强的参数鲁棒性以及较好的稳定性。仿真结果证明了该方案的分析和设计。     

基于滑模观测器的感应电机无速度传感器直接转矩控制

提出了一种定子磁链滑模观测器,该观测器以定子电流和磁链作为状态变量,利用电流观测误差对定子磁链观测值进行校正,采用李雅普诺夫理论证明了观测器是渐近收敛的。设计了基于定子磁链滑模观测器的感应电机无速度传感器的直接转矩控制系统,将磁链估计值用于对转速进行实时估计。实验结果表明,采用滑模观测器的感应电机无速度传感器直接转矩控制系统,具有转矩动态响应快,转速控制精度高和调速范围宽的特点。     

基于分数阶滑模观测的感应电机无速度传感器矢量控制

针对感应电机无速度传感器矢量控制中速度和磁链的观测问题,设计了一种感应电机速度和磁链的分数阶滑模观测器,该观测器综合了分数阶积分和滑模控制的优点。观测器以定子电流观测误差构成滑模面,根据李雅普诺夫定理证明了观测器的收敛性和稳定性,并设计了分数阶滑模控制律。将该观测器应用到了感应电机矢量控制系统中,实现了无速度传感器矢量控制。仿真试验表明,分数阶滑模观测器能有效减小滑模观测中的抖振,对磁链和速度有较高的动态辨识能力。而且,无速度传感器矢量控制系统在全速范围内较好的动态和稳态性能。     

一种基于磁链误差的异步电动机定子电阻校正方法

采用电流滑模磁链观测器的异步电动机矢量控制系统对转子时间常数误差有很好的抑制作用,但定子电阻误差会造成系统性能下降.针对定子电阻对滑模观测器造成的影响,本文提出一种基于磁链误差的定子电阻校正方法,通过磁链观测值和给定值之间的误差得到定子电阻校正系数,从而消除由于定子电阻变化所带来的影响.文中介绍了该方法的基本原理、理论推导和控制框图,并进行了仿真分析和实验验证.仿真和实验结果表明,在采用电流滑模磁链观测器的异步电动机矢量控制系统中,提出的定子电阻校正方法有效地增强了系统抗定子电阻变化的能力,提高了系统的鲁棒性.     

感应电机Super-twisting算法定子磁链观测器设计

为了提高感应电机定子磁链的观测精确度,提出了一种基于Super-twisting算法的磁链观测方法,设计了定子磁链观测器,并应用到感应电机直接转矩控制中。依据滑模变结构控制的鲁棒性特点来抑制多输入多输出定子磁链观测器系统中的扰动。利用Super-twisting算法所需信息少的优点,设计了简单的控制律,从而更适合于实际工程应用。在对观测器稳定性进行分析时,将转速和耦合量看作扰动来处理,并给出了系统一致渐近稳定的充分条件。与常规电压模型法相比,基于Super-twisting算法的定子磁链估算值更加准确,且对电机定子电阻参数变化具有更强的鲁棒性。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

PMSM扩展状态滑模观测器及转子位置和速度估算

针对永磁同步电机(PMSM)反电势滑模观测器抖振问题,提出一种基于电流和磁链为变量的 PMSM扩展状态方程的自适应滑模观测器.以实际电流与观测电流之差构成滑模面,当滑模运动发生时,电流观测误差为零,等效控制信号包含磁链误差相关信息.通过反馈矩阵将等效信号输入到磁链观测方程中,磁链观测误差渐进收敛到零.在磁链观测结果中,抖振现象被很好的抑制,转子角度可以由磁链直接计算.分析了速度估计误差对磁链观测影响,并以此为基础进行反馈矩阵的计算.建立了速度自适应率,并采用Lyapunov方法证明了算法的收敛性.仿真和实验结果表明,通过该观测器和速度辨识方法能够准确计算出电机角度和速度,具有良好的稳态精确度和动态性能.     

基于自适应观测器的感应电机转速估计方法研究

介绍了一种能在线补偿定转子电阻的基于自适应观测器的感应电机转速估计方法.该转速估计方法只需检测定子电压电流作为输入,利用观测器观测出转子磁链和定子电流,并利用定子电流误差和转子磁链观测值辨识出转速、定子电阻和转子电阻,并反馈于观测器,确保电机转速估计对参数变化的鲁棒性.仿真及实验结果表明,此方法估计的速度能应用于无速度传感器矢量控制系统,并具有较好的辨识精度和鲁棒性.     

长电缆供电大功率感应电机定子电阻鲁棒磁链观测方法

在长电缆供电的感应电机驱动系统中,由于控制器与电机距离过远,通常采用无速度传感器的控制方式。长电缆增大了感应电机的定子侧阻抗,尤其是数量级地增大了等效定子电阻,使定子电阻的温漂对磁链观测的影响增大,降低了磁链观测器的性能。针对长电缆供电的感应电机驱动系统,提出了一种定子电阻强鲁棒的磁链观测方法。该方法对传统的混合模型磁链观测器进行改进,采用一种对定子电阻完全鲁棒的模型参考自适应速度观测器获知转速,同步使用电流模型计算转子磁链,并使用此磁链计算过程代替原有的电流模型。该磁链计算过程对定子电阻完全鲁棒,因而提高了观测器对定子电阻的鲁棒性。硬件在环测试结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于增量模型的永磁同步直线电机鲁棒预测电流控制

为了解决永磁同步直线电机预测电流控制对电机参数的依赖,提出一种鲁棒增量式预测电流控制算法。通过建立永磁同步直线电机增量式预测模型来克服电机磁链变化的影响,并详细分析了增量预测模型对电机参数敏感性。为提高电流带宽,对增量式预测电流控制进行一拍延时补偿。针对电感不匹配引起的电流预测误差,提出一种新型滑模观测器来观测电压扰动值并将扰动前馈补偿,从而实现精准电流控制。实验结果表明所提方案可有效地提高系统鲁棒性,具有较好的效果。     

基于滑模观测器的永磁电机转速辨识方法研究

设计了一种新型的基于滑模速度磁链自适应观测器的永磁电机转速辨识矢量控制系统,在表贴式永磁电机d-q坐标模型的基础上设计滑模自适应状态观测器来估算电机转速,以电机本身作为参考模型,利用它与电流观测器的误差构造滑模超平面,得到电流观测器的收敛条件。运用Lyapunov稳定性理论,构造Lyapunov函数,推导出转子速度自适应辨识率与定子常数辨识率,将辨识速度作为反馈输入设计无速度传感器矢量控制系统,同时可克服电阻不确定性的影响。仿真结果表明,提出的速度辨识方法具有较强的鲁棒性和较高的动静态性能,证明了控制策略的正确性与有效性。     

一种改进的直接转矩控制系统定子磁链观测方法

传统的直接转矩控制系统的定子磁链电压-电流(u-i)观测模型存在低速性能差和直流偏置误差的问题,影响了系统的控制效果。现提出了一种新型的直接转矩控制系统的定子磁链观测模型,采用一阶低通滤波器替换u-i模型中的纯积分环节,并引入PI闭环校正环节来补偿磁链观测的直流偏置误差。实验表明,该磁链观测器精度高,对电机参数的鲁棒性好,并能够有效地解决直流偏移误差问题。     

感应电机直接转矩控制系统的滑模观测器设计

提出了一种感应电机直接控制系统的滑模观测器。采用定子电流估计误差构成滑模函数,通过选取足够大的切换控制增益,使定子电流的估计值收敛到其实际值,进而获得定子磁链和转速估计值。基于Lyapunov稳定性理论证明了观测值渐近收敛。将该滑模观测器用于感应电机的无速度传感器直接转矩控制系统,仿真结果表明驱动系统具有优良的控制性能。     

基于新型转子磁链观测器的异步电机转矩闭环矢量控制

在电动汽车等特殊应用领域,异步电机通常需要直接跟踪主控系统下发的转矩指令。扭矩传感器的安装不仅会增加成本,而且降低系统的可靠性。因此,对电磁转矩的准确观测至关重要。在设计滑模观测器实现异步电机反电动势准确观测的基础上,通过构造反电动势和转子磁链的状态方程,提出一种新型转子磁链滑模观测器。该观测器实现了对转子磁链的准确观测,继而实现了电磁转矩观测及转矩闭环控制。该方案的突出优势在于,转子磁链的观测对转子电阻、励磁电感等电机参数有着较强的鲁棒性。同时,基于此设计的转矩闭环控制系统具有较好的转矩跟踪控制能力。仿真及实验验证了该方案的可行性和有效性。     

一种改进的直接转矩控制系统定子磁链观测方法

传统的直接转矩控制系统的定子磁链电压-电流（u—i）观测模型存在低速性能差和直流偏置误差的问题，影响了系统的控制效果。现提出了一种新型的直接转矩控制系统的定子磁链观测模型，采用一阶低通滤波器替换u-i模型中的纯积分环节，并引入PI闭环校正环节来补偿磁链观测的直流偏置误差。实验表明，该磁链观测器精度高，对电机参数的鲁棒性好，并能够有效地解决直流偏移误差问题。