基于非线性观测器的永磁同步电机无传感器控制

为实现永磁同步电机(PMSM)无传感器控制,设计一种对两相静止坐标系下的PMSM模型进行状态重构的非线性观测器来估计转子位置和速度。设计的非线性观测器中不含转速,可使转速变化对观测器性能基本无影响,从而提高了观测精确度。采用基于积分切换的滑模变结构控制器代替了传统的比例-积分-微分(PID)控制中转速环,增强了电机控制系统对自身某些参数变化和外界扰动的鲁棒性。仿真结果证明,所设计的非线性观测器具有较高的观测精确度,控制系统具有良好的动静态性能。     

飞轮电机速度的无传感器控制方法

简述了飞轮电机的无传感器控制的基本原理,分类介绍了假定旋转坐标法、模型参考自适应系统、观测器、扩展的卡尔曼滤波、滑模观测器、高频信号注入法等各种用于飞轮电机速度无传感器控制的方法、效果及研究应用状况.由控制效果可见,用无传感器控制可以使飞轮电机的整体性能得到显著改善,是高性能飞轮电机调速系统开发的一个重要方向.     

PMSM无传感器初始位置检测及低速运行研究

目前,永磁同步电机(PMSM)无位置传感器运行研究受到广泛关注。文章采用一种基于高频方波信号注入的方法实现PMSM无位置传感器启动以及低速运行。首先详细分析了高频方波信号注入检测原理,然后对注入的高频方波信号以及电流采样模式进行了改进。在估计的两相旋转坐标系轴向注入频率等于逆变器开关频率的高频方波电压信号,通过巧妙的安排定子电流采样模式,根据检测到的定子电流并结合注入的方波电压信号即可获得转子位置信息;采用Luenberger观测器对转子位置信息进行观测,以获得较为平稳准确的电机转速和转子角度估计值;利用电机的磁路饱和特性,实现基于高频方波信号注入法的PMSM无位置传感器转子初始位置检测。所提出的改进方法不依赖于准确的电机参数,不需要使用任何滤波器,信号处理过程简单易实现。仿真结果验证了该方法的正确性。     

时变扰动下的永磁同步电机滑模控制

时变扰动环境下,永磁同步电机(PMSM)采用鲁棒性较好的滑模控制。根据滑模控制中传统指数趋近律,提出一种改进型的趋近律,并基于改进型趋近律设计了一种PMSM调速系统的滑模速度控制器,提高电机的运行性能。通过仿真结果对比分析,设计的基于改进型趋近律的滑模速度控制器不仅可以提高系统的动态性能,而且削弱了系统的抖振现象,使电机在时变扰动下仍具有较高的运行性能。     

永磁同步电动机的无传感器检测方法

永磁同步电动机PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)的无传感器检测方法主要分为两大类:基于基波模型响应的方法和高频信号注入法。然而无论采取哪种方法都不能满足PMSM在全速范围下的转角和速度检测。前种检测方法对电机的参数变化敏感,鲁棒性差,当电机处于深度调节时,此种检测方法因转速过低而导致检测失败。后种检测方法可以在低速甚至零速下检测,但其动态性能有限,当电机突加或突减负载,或转速变化较大时会出现跟踪失败。因此,通常将两种检测方法结合起来,以实现永磁同步电机包括零速在内的全速范围内的检测。     

基于无传感器的BLDCM模糊自适应控制

为简化无刷直流电机控制系统的结构,使其具有较快的转矩响应速度,针对传统的PID控制方式在对BLDCM系统控制时,存在精度低、抗干扰能力弱等不足,提出了一种基于无传感器的反电势过零检测的参数自适应模糊PID集成控制方案。将模糊自适应PID控制应用到SLBLDCM控制系统中,建立无刷直流电机的数学模型,利用Matlab中的Fuzzy Toolbox和Simulink完成电机模糊自适应双闭环调速系统的仿真设计。仿真结果表明,控制系统运行平稳,速度跟踪快速准确,具有较高的控制精度和较好的鲁棒性。     

PMSM调速系统的积分滑模控制方法设计

如今电机在汽车、电梯、船舶等各个领域得到了广泛的应用.PMSM(永磁同步电机)凭借其效率高、体积小等特点,在电机工业技术领域引发了广泛的关注.在这样的背景下,本文对PMSM交流调速系统的控制算法进行了研究,通过将积分型滑模变结构控制算法应用于永磁同步电机的速度控制中,实现了永磁同步电机调速系统的积分型滑模变结构控制,并进行了仿真研究.同时针对普通积分型滑模控制算法中存在的不足,提出了改进的方案即基于自适应增益的积分型滑模控制算法,并且对这种方法进行了仿真.仿真结果表明,改进方案有着很好的抗扰动性能,并且能够明显改善普通的积分型滑模控制中存在的不足.     

基于滑模的永磁同步电机速度跟踪控制

文中针对永磁同步电机(PMSM)的速度跟踪控制,提出一种基于平衡点处的PMSM滑模控制器设计方法,该方法是首先建立d-q轴下的数学模型,计算在给定转速值时平衡点PMSM系统的控制输入电压值,然后对PMSM与平衡点系统相减得到的误差系统,设计滑模面,根据滑模理论知识,获得相应的等效滑模控制器,并结合所得到平衡点PMSM系统的控制输入电压值,得到PMSM控制输入电压,实现电机转速输出对给定值的高精度跟踪。最后,通过MATLAB数值仿真,验证了该方法的有效性。     

电源技术

0224505基于无源性的永磁电机无速度传感器控制[刊]/李伟//控制理论与应用.—2002,19(3).—402～406(E)针对永磁电饥(PMSM)提出了一种无速度传感器的非线性控制策略。该策略能在已知负载的基础上实现给定转矩的精确跟踪。电机的速度通过一非线性降阶观测器来实现估计。在此基础上,利用电机的无源特性来设计电机的控制策略。最后通过仿真验证了所提出策略的有效性。参5     

基于模型参考自适应滑模观测器的DFIG无速度传感器控制

论文为双馈感应发电机提出一种基于模型参考自适应滑模观测器观测转子电流的无速度传感器控制策略.以电机本体作为参考模型,在双馈感应发电机d-q坐标模型的基础上构建转子电流估算模型.依据实转子实际电流和转子估算的电流之间的偏差,通过模型参考自适应滑模观测器来估计电机转子位置和转速.该控制策略对电机参数变化具有很强的鲁棒性和快速性.最后搭建了双馈风力发电仿真平台,对所提的控制策略进行验证.仿真结果验证了所提方案可行性和正确性.     

永磁同步电机的弱磁控制方法

永磁同步电机（PMSM）是最流行的电机,例如作为高速电动列车的牵引电机,源于其高转矩电流比的特性和能够通过弱磁控制扩大恒功率区域的能力,矢量控制理论的发明是交流调速领域中的一个重大突破,文中将详细讨论永磁同步电动机的矢量控制,在推导其精确数学模型的基础上分析了矢量控制理论用于永磁同步电动机控制的几种电路控制策略,包括了id=0控制,最大转矩/电流控制,最大输出功率控制,最小磁链转矩比控制,最大电压转矩比等.     

基于MPPT的变速恒频双馈风力发电系统控制策略

充分利用风能是风力发电控制的主要目的之一,为达此目的,本文基于风力机特性和双馈风力发电机的数学模型,提出了一种不依赖于风速测量来实现双馈风力发电系统最大功率点追踪(MPPT)控制的策略。该策略应用定子磁链定向矢量控制技术,对双馈发电机进行有功功率和无功功率的解耦控制,然后通过对发电机输出有功功率进行控制来间接得到与风速相对应的最佳叶尖速比和最优转速,从而实现最大功率点追踪(MPPT)控制。仿真结果证实了基于该方法,双馈风力发电系统在风速变化过程中能自动寻找并追随最大功率点,且控制相对简单,运行可靠,有较高的实用价值。     

永磁同步电机伺服系统控制中的自抗扰控制策略

本文以高精度伺服系统中的永磁同步电机变速扫描为研究对象,针对自抗扰控制器中跟踪微分器(trace differentiator,TD)及扩张状态观测器(expansion state observer,ESO)模块的延时响应和参数复杂等缺点,设计了一种改进的自抗扰控制器,有效简化了其TD和ESO模块并减少可调参数,以实现内外干扰较大的环境下电机的高精度快速响应。将该控制器应用到某型号项目的伺服摆扫镜机构中,并将其性能与同条件下传统比例-积分-微分(proportion-integration-differential,PID)控制器性能作对比。实验结果表明:改进的自抗扰控制器表现出优于PID的控制性能,0°/s^10°/s响应时间75 ms,超调小于6%,稳态精度达到±1%;变速跟踪过程转速波动小,无超调,扫描周期时间波动小于0.0014 s,起始位置角度定位精度高于0.0015°,满足型号项目指标要求。改进的自抗扰控制器对其他搭载永磁同步电机实现变速跟踪扫描的系统也有一定的参考价值。     

Adaptive gain scheduling with feedforward control system based on system model for PMSM

A feedforward controller for permanent magnet synchronous motor (PMSM) has been proposed in this study, and proportional and integral gain could be self-adaptive under different operating conditions. The control structure used in the feedforward system is the same as in the feedback control system. This control structure could guarantee independence of the speed command input to output with the disturbance input to output, which makes the system have better reference trajectory tracking and disturbances rejection. In order to obtain optimal control performance when the parameters are uncertain, a gain scheduling adaptive controller is used in the feedforward system. The proposed controller has been verified by the experimental and simulation results with less steady-state error and better dynamic response than the controllers without it under the condition of external load torque disturbance and PMSM parameter uncertainties.     

Speed tracking control of a permanent-magnet synchronous motor withstate and load torque observer

This paper is concerned with the speed tracking control problem for a permanent-magnet synchronous motor (PMSM) in the presence of an unknown load torque disturbance. After a brief review of the mathematical model of the PMSM, a speed tracking control law using the exact linearization methodology is introduced. The tracking control algorithm is completed by adding an extended observer which provides, on the one hand, the motor speed and acceleration and, on the other hand, estimates the unknown load torque. The stability of the closed-loop system composed of a nonlinear speed tracking controller and an observer is studied by the way of Lyapunov theory. Furthermore, the decoupling of the state observer and the load torque observer is discussed. Finally, a real-time implementation and the experimental results of the proposed control strategy are presented     

基于PMSM调速的高精度跟踪系统设计研究

从跟踪系统定位的精确性、跟踪的平稳性需求出发,结合交流伺服电机优良的控制性能,详述了通过采用合理的ARM FPGA芯片组控制策略以及完备的伺服控制芯片IRMCK201完成PMSM调速系统精确控制的方法。该控制策略的使用,提高了系统整体运动性能,实现了硬件资源的最大化利用。同时为交流伺服电机的容量选取方法提供了具有可操作性的参考资料。     

基于直接反馈线性的永磁同化步电机直接转矩控制

文中应用一种基于直接反馈线性化（DFL）理论的非线性控制方法．通过对系统输出变量进行李微分,得到反馈线性化所需的坐标变换和非线性系统状态反馈．实现了永磁同步电机系统的输入输出线性化．并将原系统分解为两个线性子系统：转速线性子系统和励磁电流线性子系统,实现了系统的解耦。仿真结果表明：基于直接反馈线性化解耦的永磁同步电机直接转矩控制系统具有较好的速度跟踪性能并提高了系统对电流扰动的鲁棒性。     

永磁同步电机伺服系统自抗扰控制器设计

对永磁同步电机(PMSM)调速系统中的时变输入提出具有更高跟踪精确度的改进型自抗扰控制策略。传统的自抗扰控制主要针对阶跃信号进行快速和无静差追踪,对时变信号存在较大的跟踪误差,使自抗扰控制的应用受限。文中对稳态误差的存在原因进行了理论分析,进而设计带有微分前馈和并联线性扩张状态观测器(P-LESO)的改进型转速自抗扰控制器(ADRC),以减小系统的跟踪误差。为进一步实时观测和补偿反电动势和减小电流跟随误差,设计了电流环线性自抗扰控制器。通过Simulink仿真模型进行验证,该控制系统不仅提高了PMSM对时变输入的跟踪精确度,而且对阶跃输入也具有很好的动态性能。     

基于RBF神经网络的永磁同步伺服电机控制系统

针对永磁同步电机控制系统,建立其磁场定向控制数学模型。运用增量式数字PID的方法实现对PMSM的传统PID控制策略。在此基础上,借助RBF神经网络的学习能力,进行PID控制器参数的自适应整定,进一步改善PID控制器的性能。同时,为提高RBF网络性能,采用粒子群算法对网络进行优化。仿真表明,与传统PID控制比较,基于RBF的PID控制系统能提高PID控制器的性能,改善了PMSM控制系统的收敛速度和跟踪精度。     

Robust speed control algorithm with disturbance observer for uncertain PMSM

This article suggests a robust cascade speed control algorithm for a permanent magnet synchronous motor (PMSM) combining the classical feedback linearising (FL) method and the disturbance observers (DOBs) without the integrators. The contributions of this method are twofold. The first one is to provide the simple DOBs for not only guaranteeing the closed-loop performance recovery property but also removing the steady-state errors without the integrators with respect to the tracking errors. The second one is to prove that the inner and outer loops are stabilised by the proposed cascade-type controller, simultaneously. The simulation and experimental results reveal that the proposed method maintains the speed tracking performance to be satisfactory for a wide operating region with the fixed control gain despite a plant-model mismatch where a 3-kW interior PMSM is utilised.