用于PMSM无位置传感器控制的滑模观测器的设计与仿真

根据永磁同步电机的数学模型,设计出一个滑模状态观测器,用于估算电机转子位置和速度并推导其状态方程,对其稳定性进行了分析。并且对此系统进行了Matlab仿真,仿真结果表明,该方法对电机参数变化不敏感,具有较强的鲁棒性。滑模变结构状态观测器能够在较广速度范围内追踪转子实际位置,实现对转轴位置的观测,从而实现了永磁同步电机的无传感器的控制。     

基于滑模观测器的永磁同步电机直接转矩控制研究

研究了改进的滑模观测器,相比于传统的滑模观测器,该观测器能够更加准确地以定子电压和电流为变量,估算出转子的速度与位置;利用李雅普洛夫稳定性理论证明了该滑模观测器的稳定性条件。设计了利用该改进滑模观测器作为速度信号来源的永磁同步电机直接转矩控制系统,利用滑模观测器观测出的速度对电机转速进行闭环控制。实验结果表明,采用改进滑模观测器的永磁同步电机直接转矩控制系统,在省去了位置编码器的条件下,依然可以实现电机转矩动态响应快、调速精度高等特点。     

两级滤波滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

实现永磁同步电机矢量控制的前提在于电机转速与转子位置信息的准确获取,为此设计了一款基于两级滤波的滑模观测器用来对电机的转子位置和速度进行估算。第一级滤波的输出反馈给电流观测器,第二级滤波的输出用来计算转子的位置,并采用分段线性补偿对位置估算误差进行补偿。给出了永磁同步电机无位置传感器控制系统方案,分别对滑模观测器的电流观测、反电势观测、位置和速度估算、负载扰动和动态过程进行了仿真分析,验证了该滑模观测器算法的可行性。搭建了控制系统实验平台,分别对启动过程、反电势观测、位置和速度估算以及变参数控制进行了实验研究,验证了该滑模观测器算法的正确性。仿真和实验结果表明:该滑模观测器能够快速和准确的跟踪电机转子的位置和速度,系统具有响应快、鲁棒性强的特点。     

无位置传感器永磁同步电机矢量控制系统的研究

在永磁同步电机矢量控制系统中,需要利用转子位置信息来实现转子磁场的定向控制。为了取消机械传感器,电机转子的速度和位置通过测量定子电流和电压来估计。基于滑模变结构理论,本文将滑模变结构控制应用于永磁同步电机控制系统。根据永磁同步电机的数学模型,设计了一个滑模变结构观测器,以估算电机的转子位置和速度,实现无传感器永磁同步电机的矢量控制。通过MATLAB建立了无传感器矢量控制系统的仿真模型,通过仿真验证了该方法的可行性和正确性,具有良好的性能。     

基于滑模观测器的PMSM无速度传感器研究

为解决传统机械传感器应用存在的诸多缺陷,针对永磁同步电机矢量控制系统,采用一种滑模观测器的无速度控制方法.该方法是通过测量永磁同步电机定子侧电流和端电压来计算出转子的实际位置,系统成本低、可靠性较高.根据滑模观测器原理,建立了基于滑模观测器的PMSM无速度传感器控制的系统模型.同时利用Matlab仿真工具建立无位置传感器的永磁同步电机仿真平台,仿真结果验证了滑模观测器法的有效性.     

基于滑模状态观测器和SVPWM的无传感器永磁同步电动机控制研究

将滑模状态观测器和空间矢量脉宽调制技术应用于永磁同步电机无传感器矢量控制中.根据永磁同步电机的数学模型,设计了一个滑模状态观测器用于估算电机转子位置和速度,建立其自适应规律并采用李亚普诺夫理论对其稳定性进行了分析.该方法对电机参数变化不敏感,具有较强的鲁棒性.系统采用空间矢量脉宽调制技术进行脉宽调制以减小转矩脉动,实验结果表明,滑模变结构状态观测器能够在较广速度范围内追踪转子实际位置,实现对转轴位置的观测,从而实现了永磁同步电机的无传感器磁场定向控制.     

永磁同步电机无位置传感器双滑模鲁棒控制

基于表面式永磁同步电机在二相坐标下的数学模型,采用滑模变结构方法设计了由滑模控制器和扩展滑模观测器组成的鲁棒控制系统。针对电机参数摄动和负载扰动对驱动性能的影响,以转速误差为参量建立滑模面,构造滑模速度控制器以取代目前在大多数控制方案中使用的PI控制器,利用Lyapunov理论推导出自适应速度控制律,得出速度控制的参考电流和参考电压表达式。由扩展滑模观测器估算转子速度和位置,分析得到观测器的收敛条件及自适应率,证明了其稳定性。理论分析表明该方案的控制器和观测器性能不依赖于电机参数和负载干扰,具有较强的鲁棒性。仿真结果验证了控制方案的有效性与正确性。     

基于滑模观测器的无轴承永磁同步电机无速度传感器矢量控制

为解决无轴承永磁同步电机矢量控制系统中传统机械式传感器带来的成本及可靠性等问题,将滑模观测器技术应用到其控制系统中。该系统采用滑模面及滑模等效控制方法,并基于转矩绕组观测电流和其实测电流差值构建滑模面,观测电机反电动势,从而实现转子位置角及转速的精确估算。利用MATLAB仿真软件构建了无速度传感器运行仿真系统,对电机转速、转角信号进行辨识。仿真结果表明:滑模观测器的转角、转速信号辨识精度较高,并能满足无轴承永磁同步电机无速度传感方式的稳定悬浮运行要求。     

基于自抗扰控制器的内置式永磁同步电机无位置传感器控制

位置传感器故障是内置式永磁同步电机可靠性降低的重要原因之一。针对无位置传感器算法中滑模观测器存在观测角度滞后和系统抖振的缺陷,提出了一种以自抗扰控制器为核心的无速度传感器控制方法。该方法基于内置式永磁同步电机的扩展反电动势模型,重新设计了适用于其电流内环的自抗扰控制器,使之不再依赖于永磁体磁链参数。针对位置和速度估计问题,系统将扩展反电动势纳入未知扰动,采用状态扩张观测器对其进行估计,最后使用锁相环生成转速和转子位置。仿真和实验结果表明,该控制策略能够准确估计电机转子位置,并具有很好的稳态性能。     

一种改进滑模观测器的PMSM矢量控制研究

针对永磁同步电机的传统滑模观测器控制中存在估算误差和高频纹波等问题,提出了采用扩展卡尔曼滤波和滑模观测器相结合的方式代替传统滑模观测器的方法。首先,根据永磁同步电机的滑模观测器的数学模型计算定子电流估计值与实际值的误差和反电动势。然后,根据电机EKF状态方程计算输出量,实现参数在线调整,减少参数估算误差,来提高系统的稳态效果和动态性能。最后,搭建了仿真和硬件实验平台进行验证。实验结果表明,改进的滑模观测器控制减少了系统抖动,当调压器改变电压参数时,系统扰动干扰降低了70%,使得永磁同步电机具有更好的可靠性和跟踪性能。     

基于SMO的PMSM无位置传感器算法研究

基于滑模变结构观测器(SMO)的基本理论,构造了永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统的仿真模型,并对永磁同步电机无位置传感器的转子位置和速度估计算法进行改进,用一个饱和函数代替sign函数,用变截止频率低通滤波器代替固定截止频率低通滤波器,用自适应算法速度观测器代替传统基于电机模型的无位置传感器,实现了无位置传感器对电机转速的准确估算.仿真和实验结果验证了该技术的有效性和合理性.     

基于模糊滑模观测器的磁悬浮高速永磁同步电机转子位置检测方法

针对普通滑模观测器对永磁同步电机转子位置检测低速抖振问题,提出了一种基于模糊滑模观测器的磁悬浮高速永磁同步电机转子位置检测方法,通过模糊控制调节滑模观测器的滑模增益,以实现低速抖振抑制。在理论上分析了该方法相比于基于饱和函数的滑模观测器的优越性。最后以4kW磁悬浮高速永磁同步电机为研究对象进行了仿真和实验,实现了电机转子位置和转速的估计,并分析了转子位置误差产生的来源以及补偿方式,证明模糊滑模观测器可以有效的估计磁悬浮高速永磁同步电机的转子位置。     

城轨牵引内置式永磁同步电机转速及转子位置检测

针对城轨牵引无传感器内置式永磁同步电机的运行要求,设计了一种基于新型滑模观测器的内置式永磁同步电机转速及转子位置观测器,通过电机电流的滑模观测模块对扩展反电动势进行观测,使用S型函数取代传统的离散控制律,以削弱系统“抖振”;采用转速参数辨识和转子位置角度的锁相环将转速与位置分开观测,以提高转速和转子位置的观测精度;采用变参数PI控制器替代传统的内置式永磁同步电机速度控制环中恒参数PI控制器,以改善系统动态性能.证明了该新型滑模观测器的控制系统的稳定性,开发了基于STM32F103嵌入式微控制器的滑模观测矢量控制系统,实验结果验证了该控制策略的有效性与可行性.     

基于一种新型滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

永磁同步电机无传感器控制中,需要实现电机转速和位置的估计,为了克服传统滑模观测器存在的不连续控制而导致的严重抖振问题,在分析传统滑模观测器原理的基础上,把Sigmoid函数引进了传统滑模观测器,设计了一种新型的滑模观测器并证明了其稳定性。仿真试验结果表明：基于Sigmoid函数新型的滑模观测器消除了传统滑模观测器存在的严重抖振,减少了滤波环节和相位补偿环节,能够实现对PMSM的速度和位置的精确估计;同时基于该方法的永磁同步电机无传感器控制策略是有效的。     

基于一种新型滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

永磁同步电机无传感器控制中,需要实现电机转速和位置的估计,为了克服传统滑模观测器存在的不连续控制而导致的严重抖振问题,在分析传统滑模观测器原理的基础上,把Sigmoid函数引进了传统滑模观测器,设计了一种新型的滑模观测器并证明了其稳定性.仿真试验结果表明:基于Sigmoid函数新型的滑模观测器消除了传统滑模观测器存在的严重抖振,减少了滤波环节和相位补偿环节,能够实现对PMSM的速度和位置的精确估计;同时基于该方法的永磁同步电机无传感器控制策略是有效的.     

基于滑模观测器的永磁直线同步电机速度控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)在速度跟踪控制过程中因其模型具有非线性、参数时变性以及变量间的随机耦合等特点,导致电机速度跟踪控制精度低,提出了一种滑模观测器的永磁直线同步电机反馈线性化速度跟踪控制方法。首先建立了永磁直线同步电机的非线性模型,采用非线性坐标变换以及非线性状态反馈方法将电机系统进行了解耦处理,从而得到具有独立的非线性特点的电流和速度子系统。并设计了速度跟踪控制器,对反馈线性化所需要的动子加速度以及负载扰动信号,设计了一种扩张滑模观测器对其进行有效观测。仿真实验结果表明:该控制方法能够有效提高电机的速度跟踪精度拥有较好的鲁棒性。     

基于q轴电流的模糊MRAS观测器PMSM无速度传感器控制

针对永磁同步电机的模型参考自适应系统（MRAS）无速度传感器技术对电机参数变化敏感、转速及负载突变后转速及位置估计值不精确等缺点,提出一种基于q轴电流分量的模糊PI模型参考自适应观测方法。在传统的MRAS观测器方法基础上,通过实时检测q轴电流分量,结合模糊算法实时调整MRAS中的PI参数,形成模糊MRAS观测器,以修正由转速、负载及电机参数发生改变带来的速度及位置检测误差。同时,针对观测器内部电机参数敏感的特点,通过对电机d轴注入阶梯电压信号,从而得到稳态d轴电流,并利用欧姆定律对电机定子电阻进行预辨识,使模糊MRAS观测器得到的转速及位置估计值更准确。最后,以400W表贴式永磁同步电机为实验研究对象进行了仿真以及实验分析,验证了该方法的有效性。     

表贴式永磁同步电机改进滑模观测器控制

针对中高速情况下,永磁同步电机滑模观测器无位置传感器控制系统容易出现抖振的问题,提出了采用在零点处连续的切换控制函数代替在零点处不连续的切换控制函数,并结合趋近律控制的改进方法.以电机的相电流和相电压为输入量,转速和转子位置角度为输出量,重新建立滑模观测器并推出经改进后的滑模观测器算法.选取表贴式永磁同步电动机,采用速度和电流的双闭环磁场定向矢量控制方法进行仿真、实验.通过对比改进前后的滑模观测器实验数据及结果得出:单独采用在零点处连续的切换控制函数或单独采用趋近律控制方法,均可减小传统滑模观测器出现的抖振现象;将两种控制方法相结合还能进一步减小抖振,提高算法的估计精度,使电机的估计转速、估计转子位置角度更加接近实际值.     

基于永磁反电势观测器的永磁同步电机矢量控制

采用滑模观测器或模型参考自适应法来估算永磁同步电机转子位置的方法受电机运行状态的影响,检测模块的参数调节比较繁琐,此文提出直接从永磁电机数学模型中测取永磁反电势,从而检测出转子位置角及转速,并采用Matlab／simulink为工具对该方法进行仿真,分析电机参数、运行工况对检测结果的影响。结果表明：该方法具有与滑模观测器、MRAS一样良好的精度,但同样也受到模型参数的影响。     

永磁同步电机无位置传感器启动策略的改进

针对永磁同步电机,提出了一种基于滑模观测器的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器启动控制方法。采用电流闭环-速度开环的(I-F)定位,启动加速和速度-电流双闭环切换的控制方法。启动加速达到设定转速时,进入速度-电流双闭环的切换过程,采用K/cos2曲线对电机电流进行减小,进而减小滑模观测器估测的转子位置与给定坐标系位置的角度差,并使其趋于零,实现状态的平滑切换。最后通过实验验证了所提启动控制方法的有效性。