无轴承永磁同步电机径向悬浮力动态解耦控制

针对无轴承永磁同步电机径向悬浮力之间存在的非线性、强耦合问题,提出基于神经网络逆系统方法的无轴承永磁同步电机径向悬浮力动态解耦控制策略.在分析无轴承永磁同步电机的工作原理和径向悬浮力产生机理的基础上,建立径向悬浮力的数学模型,并对该数学模型进行可逆性分析,证明此系统可逆.利用神经网络逆系统方法,将原来的非线性强耦合的多...     

基于a阶逆系统五自由度无轴承永磁电机解耦控制

文中应用多变量非线性控制a 阶逆系统方法，对新型五自由度无轴承永磁同步电机这一多变量、非线性、强耦合的控制对象进行动态解耦控制研究。介绍了新型五自由度无轴承永磁同步电机结构，阐述了a 阶逆系统方法，分析了三自由度磁轴承的工作原理和二自由度无轴承永磁同步电机径向力产生机理，给出三自由度磁轴承轴向力、径向悬浮力方程和二自由度无轴承永磁同步电机转矩力和径向悬浮力方程，建立了电机的状态方程，分析了基于a 阶逆系统方法解耦控制的可行性，推导出基于a 阶逆系统方法的动态解耦控制算法，并进行了仿真研究。仿真结果表明这种控制策略能够实现五自由度无轴承永磁同步电机转矩力和悬浮力之间的动态解耦控制，系统具有良好的动、静态性能。     

永磁同步电机分数阶滑模观测器的设计

针对传统滑模观测器在估计永磁同步电机(PMSM)电机转速时存在的抖振,以及转子位置与速度的观测精度不高等问题,设计一种基于分数阶微积分理论的滑模观测器。首先,在传统滑模观测器的基础上引入分数阶滑模面,并根据Lyapunov稳定性理论设计出分数阶滑模控制律,利用饱和函数削弱滑模系统的抖振,然后将分数阶理论应用到锁相环中,采用锁相环从反电动势中提取转子位置和速度信息。最后,通过Simulink建立永磁同步电机的无传感器矢量控制模型,仿真结果显示提出的方法具有比传统滑模观测器具有收敛快、抖振小和观测精度高等优点。     

基于分数阶次符号函数的永磁同步电机滑模控制技术

针对永磁同步电机的传统滑模控制技术中趋近速度与抖振程度之间存在矛盾的问题,利用分数阶积分型符号函数的特性,设计了一种基于分数阶的积分时变滑模变结构控制器。在趋近律的设计中引入分数阶,达到了在抖振程度较小的前提下提高系统响应速度的目的。仿真和实验结果证明了所提出的滑模控制方法相比于传统的滑模控制方法能更快、更好地跟踪给定的信号,且对系统外部扰动具有较强的鲁棒性。     

基于改进型滑模观测器的永磁同步电机分数阶微积分滑模控制

为了提高永磁同步电机调速系统的控制性能,结合滑模控制与分数阶微积分理论,设计了分数阶积分滑模转速控制器和改进型滑模观测器。针对转速控制器,采用基于反双曲正弦函数的新型趋近律削弱系统抖振,同时分数阶控制为系统提供了更多的控制余度,可以增强系统鲁棒性并进一步减小系统抖振。针对观测器,设计了采用新型趋近律fal函数的滑模观测器来获取反电动势估计值,利用分数阶锁相环技术提取反电动势中的转速和位置信息,有效提高了转子速度和位置的估计精度。通过仿真验证了所提出方法的可行性与有效性。     

基于新型滑模观测器和非奇异快速终端滑模的永磁同步电机控制

针对永磁同步电机传统无传感器滑模控制系统中存在超调大,抖振严重,鲁棒性差等缺点,设计了一种带扰动补偿的新型非奇异快速终端滑模控制器和分数阶滑模观测器的联级控制系统。首先,新型非奇异快速终端滑模面和趋近率构造速度控制环,相比于普通滑模面,新型滑模面的引入有效提高系统的鲁棒性,抑制PI控制中的转速超调和抖振现象,并将电机负载扰动补偿到设计的滑模控制器中,进一步提高系统的抗扰动性;其次,分数阶滑模观测器包含分数阶滑模面和双正切函数的符号函数;最后通过改进的分数阶锁相环提取转子位置信息。仿真结果表明,新提出的新型级联控制系统有效降低滑模抖振,系统抗扰动性更强,鲁棒性更好。     

永磁同步电机的新型滑模抗饱和控制研究

针对永磁同步电机的速度控制问题,提出了神经网络滑模自适应控制方法,并给出基于该方法的抗饱和方案。相比于传统滑模控制方法,该方法具有以下优势:首先,利用径向基神经网络(RBFNN)代替滑模控制的切换控制,极大地削弱了系统的抖振,降低系统超调的同时减小了系统调节时间;其次,该方法引入比例积分(PI)控制,有效解决了神经网络局部收敛的问题;最后,该方法与反馈抑制抗饱和方案能有机结合的优势,使得该方法适用于永磁同步电机这样一个物理受限的系统。仿真表明,该方法在电机速度控制时不仅有良好的速度跟踪性能,还能有效削弱滑模控制存在的抖振问题。     

积分型非奇异终端滑模PMSM无传感器控制系统

针对永磁同步电机中高速情况下传统的滑模观测器估算精度低且存在较强抖振的问题,提出一种基于改进型滑模观测器的PMSM矢量控制方法。基于非线性滑模面理论分析,构建一种积分型非奇异终端滑模面,有效降低了抖振现象,提高了系统的观测精确度;并设计了一种自适应反电动势滤波器,使反电动势能随观测器自适应调节,且谐波含量低,进一步提升动态精度;最后,利用正交锁相环原理调制出电机转子位置信息,将提出的新型控制方法应用到永磁同步电机调速系统,与传统滑模控制进行对比。仿真和实验表明,提出的基于新型滑模观测器的永磁同步电机控制系统跟踪精度高、鲁棒性强,动、静态响应好。     

一种分数阶滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制策略

滑模观测器法广泛应用于永磁同步电机无传感器控制中,其具有算法简单、易实现等优点。但是,由于传统滑模观测器中趋近率的开关特性,将会带来系统抖振较大,控制精度低等问题。针对这一系列问题,设计了分数阶滑模观测器,在观测器中,将分数阶微积分理论引入滑模控制律中,设计分数阶趋近率。同时,设计了边界层可变的分段型指数函数,将其代替传统趋近率中的饱和函数,以获得更好的转速和转子位置辨识精度,最终基于Matlab/Simulink环境下进行该控制系统仿真,由仿真结果可知,设计的分数阶滑模观测器能有效降低系统抖振,增加系统控制精度,验证了该方案的可行性和有效性。     

无轴承永磁同步电机控制系统设计与仿真

无轴承永磁同步电机是自身具有磁悬浮轴承功能的新型特种电机，是一个复杂的强耦合的非线性系统，建立无轴承永磁同步电机径向悬浮力和电机数学模型，是设计无轴承永磁同步电机控制系统的前提，实现其径向悬浮力和电磁转矩之间的解耦控制是电机稳定运行的基本条件。该文在介绍无轴承永磁同步电机径向悬浮力产生原理的基础上，推导了径向悬浮力和电机数学模型，采用基于转子磁场定向控制策略设计了无轴承永磁同步电机矢量控制系统，利用Matlab的Simulink工具箱构建了矢量控制系统，对无轴承永磁同步电机的转速、转矩及转子起浮性能进行了仿真。仿真结果表明控制系统不仅可以实现转子稳定悬浮，而且电机具有良好的动态性能。     

基于模糊神经网络逆系统的无轴承永磁同步电机解耦控制

无轴承永磁同步电机是一个多变量、非线性和强耦合的系统,因此实现转矩和径向悬浮力的动态解耦是无轴承永磁同步电机实现稳定高速高精度运行的关键。提出一种基于模糊神经网络逆系统的新型解耦控制方法,介绍了无轴承永磁同步电机基本结构和工作原理基础,并建立无轴承永磁同步电机转矩和悬浮力的数学模型。在对数学模型进行可逆性分析的基础上,采用模糊神经网络构建一个有效的逆系统,通过将逆系统与原系统串联,使原非线性系统解耦为3个单输入–单输出子系统,并同时设计了闭环控制器。对所设计的控制系统进行仿真和实验研究。仿真和实验结果表明,这种解耦控制方法可以实现无轴承永磁同步电机转矩和悬浮力之间的解耦控制,并具有良好的动态性能和稳定性。     

基于分数阶滑模自适应观测器的永磁电机转速估计策略研究

针对永磁同步电机模型参考自适应系统转速估计的动态性能和鲁棒性,提出了一种基于分数阶滑模的模型参考自适应观测器的转速估计策略。首先针对传统MRAS误差收敛速度慢的问题,在系统中加入反馈校正环节;其次为增加系统鲁棒性、防止系统抖振,采用二阶滑模中的分数阶滑模代替传统MRAS中的PI结构;最后采用MATLAB/Simulink软件验证了所提方法的有效性,发现基于分数阶滑模的观测器在鲁棒性和动态性能上都有所提高。     

基于滑模自抗扰的永磁同步电机电流环控制方法研究

为了提高永磁同步电机控制系统的稳定性，针对滑模控制存在的抖振现象以及系统运行时的扰动问题，给出了一种基于线性滑模自抗扰控制的电流控制器，所谓线性滑模自抗扰控制就是滑模控制与自抗扰控制的结合，其核心为扩张状态观测器，扩张状态观测器可观测系统的状态及扰动并对扰动进行补偿，能有效抑制系统扰动、提高系统的动、静态性能。搭建永磁同步电机滑模自抗扰矢量控制仿真模型，仿真结果表明，与传统滑模控制相比，该方法提高了永磁同步电机控制系统的稳定性，削弱了系统抖振，改善了系统扰动问题。     

基于模糊径向基函数神经网络的永磁同步电机滑模观测器设计

针对传统滑模控制易导致系统出现抖振的问题,提出了一种模糊径向基函数(RBF)神经网络滑模观测器来实现永磁同步电机(PMSM)无传感器控制。为了减小观测器系统抖振,利用模糊RBF神经网络算法动态调整滑模增益,并采用李雅普诺夫稳定性定理证明了该模糊神经网络观测器的稳定性;利用锁相环(PLL)技术提高估算精度,并削弱计算噪声。基于MATLAB/Simulink软件平台搭建了仿真模型,将模糊RBF神经网络滑模观测器系统与传统滑模观测系统进行对比。结果表明,与传统的滑模观测器相比,新型滑模观测器能够快速、有效地跟踪转子位置,精确估算出转子速度,同时具有较好的动态特性。     

永磁同步电动机电流环分数阶滑模控制研究

针对等速趋近律滑模变结构在永磁同步电动机电流环控制中的抖振问题,提出了变阶次分数阶等速趋近律滑模变结构控制。利用分数阶微分方程对等速趋近律增益系数进行"放大"和"缩小",远离滑模面时对趋近律增益进行放大以加快响应速度,靠近滑模面时对趋近律增益进行缩小从而对滑模中的抖振进行抑制。仿真结果表明变阶次分数阶等速滑模控制器在保证传统等速趋近律滑模控制器控制效果的同时,可以有效降低系统的抖振现象。     

一种优化SMO的永磁同步电机转速抖振抑制方法

针对传统的滑模观测器在估计永磁同步电机转子位置和转速时存在的抖振问题,提出了一种基于滑模观测器的永磁同步电机矢量控制改进方法。基于传统滑模观测器的PMSM无传感器控制系统,其针对抖振问题,在传统SMO基础上进行了改进,提出了一种基于滑模新型趋近律和改进新型饱和函数结合的抖振抑制方法,使滑模控制具有更好的收敛速度和控制性能,有效的削弱了滑模抖振这一现象;开关增益改进为与给定转速成正比的变量,有效的改善了不同转速切换下抖振加剧的现象。仿真结果表明了新型滑模观测器的有效性,转子位置、转速的抖振得到显著抑制,测量精度得到显著提高。     

永磁同步电机滑模控制研究

永磁同步电机是一种强耦合、时变系统,对外界扰动及内部参数变化较为敏感。为了优化速度控制性能,本文采用了一种基于滑模控制和扰动补偿的速度控制技术,这种方法在有效降低传统滑模控制带来的抖振同时能加快响应速度。实验结果与传统滑模控制进行比较,证明了该方法的有效性。     

永磁同步电机模糊滑模控制系统的研究

针对永磁同步电机电流和转速强耦合的特点,设计了一种基于模糊滑模控制的非线性电机转速控制器。应用模糊控制实现滑模切换部分的控制,减轻了传统滑模控制的抖振现象。建立了采用该控制器的永磁同步电机转速控制系统的仿真模型。仿真结果表明,控制方法有效地实现了电机的转速跟踪,具有良好的动、静态特性和鲁棒性。     

基于神经网络的高性能直线电机伺服系统分数阶滑模控制

永磁同步直线电机伺服系统是一个强耦合的复杂非线性系统,该系统具有时变性和对外部负载变化敏感等特点,因此给系统的控制带来了难度。针对永上述问题,结合分数阶系统理论和滑模控制理论,提出了一种新型的永磁同步直线电机分数阶全局滑模智能控制方法。该方法在控制作用时系统便处于分数阶滑模面上,以保证系统的全局鲁棒性。通过RBF网络实现系统不确定界限的在线估计与补偿。同时,引入S函数来降低滑模控制带来的抖振,改善系统的性能。最后,将本文所提出的方法与常规控制方法进行对比,验证了所提出的方案优越性。     

一种改进的永磁交流伺服系统滑模控制器设计

针对传统整数阶PID伺服控制精度低、鲁棒性差等问题,结合滑模控制、分数阶理论、和神经网络参数整定技术各自的优点,提出了一种分数阶神经滑模控制的控制策略。首先对PMSM伺服系统的结构模型和数学模型进行了详细的阐述。然后利用滑模控制和等效控制理论设计了一种新的分数阶滑模控制器,提高了其综合性能。最后利用神经网络的强学习能力对分数阶滑模控制率参数进行了有效整定。实验结果表明,此分数阶神经滑模控制策略鲁棒性强、响应速度快、定位精度高,能有效消除抖振,具有良好的综合性能。