IPMSM全速域无位置传感器控制策略

为了实现内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器系统全速域运行,提出一种改进型IPMSM复合控制策略。首先,在零低速域选用高频旋转电压注入法实现对电机转速和转子位置的估计;其次,在中高速域,为了削弱传统滑模观测器中开关函数造成的系统抖振问题,构造新型超螺旋滑模观测器,提高系统的观测精度;最后,引入差分进化算法优化过渡速域权重系数,实现不同观测方法间的合理切换,完成全速域下转子位置和转速的高精度辨识。研究结果表明,所提算法能够实现电机全速域运行,且具有良好的动态性能。     

全速度域永磁同步电主轴无传感器控制策略北大核心

为解决目前无传感器控制在永磁同步电主轴上的局限性,设计了一种脉振高频电压注入法和模型参考自适应法(MRAS)相结合的复合观测器。在低速段采用脉振高频电压注入法,中高速段采用模型参考自适应法,并在过渡区间内设计出新的切换方法以此来满足低速段向中高速段的平滑过渡,从而实现永磁同步电主轴全速度范围无传感器控制。系统在10 N阶跃负载的冲击下,转子位置误差仅为0.004 rad/s,调整时间仅为0.2 s。仿真实验结果表明,所设计的复合观测器在全速度范围内追踪精度高,动态响应速度快,鲁棒性强,从而提高了永磁同步电主轴的动态性能及稳定性。     

数控机床永磁同步电动机无位置传感器的直接转矩控制

在PMSM直接转矩控制系统中,通常需要转子位置信息来实现电机换相运行,难以用于一些特定的PMSM无位置传感器控制中。提出一种采用定子高频脉冲磁链注入实现PMSM无位置传感器直接转矩控制方法,设计基于电流模型的电磁转矩和定子磁链观测器,只需要实测电流信息就可以实现高、低转速通用控制。进一步为了实现磁链和转速的在线辨识,设计PMSM转子位置和转速观测器,并设计磁极判断判据,提高观测器观测精度,最后通过实验验证了所提方案的有效性和可行性。     

基于幂次趋近律滑模观测器的永磁同步电机控制

针对传统滑模观测器存在严重的高频抖振以及转子位置和电机转速估算精度不足等问题,使用一种基于幂次趋近律的新型滑模观测器,提高了转子位置和电机转速观测精度,抑制了系统的高频抖振。通过设计新型的分段函数替代传统滑模观测器的切换函数,并引入幂次趋近律结合到新型滑模观测器的切换函数中,提高了滑模趋近速度,消除了反电动势中的高频谐波,减弱了传统滑模观测器的高频抖振,同时对用于转子位置和电机转速估计的锁相环进行改进,消除了转速变化对于电机转子位置估计的影响,提高了转子位置观测精度。仿真结果表明,基于幂次趋近律的新型滑模观测器,削弱了系统的高频抖振,提高了电机转速和转子位置的观测精度,具有良好的控制性能。     

永磁同步电机全速域无传感器复合控制策略

为解决单一的永磁同步电机无位置传感器控制策略在特定转速区间控制效果不佳的问题,提出一种新的复合策略以实现全速域高性能控制。在零、低速段,采用改进型脉振高频信号注入法,由两个串联的广义积分器代替数字滤波器,避免影响系统性能;在中高速段,采用模型参考自适应法,通过设计电机参数自适应系统提高系统鲁棒性;最后,通过采用加权平均法,高效实现两种控制策略之间的切换。经过MATLAB/Simulink验证,该复合控制策略使永磁同步电机在各速度区间范围内均具有优良的估算精度和动态响应性能。     

基于改进滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

针对永磁同步电机无传感器控制中传统滑模观测器(SMO)在估计转子转速和转子位置时存在严重的抖振现象,提出一种改进的滑模观测器控制系统.采用积分滑模面代替传统的滑模面,以提高电流误差值收敛到零的速度,增强系统的抗干扰能力;采用边界层可变的分段幂函数代替传统的符号函数,并引入随系统自适应变化的滑模增益,结合双幂次趋近律设计...     

交流伺服系统无速度传感器模糊控制策略研究

永磁电机驱动伺服系统在提高机床加工能力方面表现出较高的潜力,目前工业普遍采用的PID控制系统不能自适应外界大干扰激励,在环境突变情况下控制效果差,影响工件加工质量。为解决这个问题,研究一种永磁电机驱动交流伺服模糊滑模变结构矢量控制系统。该系统采用id=0矢量控制策略,速度环应用等效滑模控制器来提高控制器自适应能力,并利用模糊控制优化滑模切换控制函数来消除滑模抖振;为了降低系统制造成本、减少系统结构复杂性,研究基于模糊观测器的伺服系统无速度传感器控制策略,利用模糊观测器从电机反电动势中提取转子位置和速度信号,从而省掉了传统的速度传感器。通过dSPACE半实物仿真平台对一台永磁同步电机(PMSM)进行实测,结果表明:所设计的交流伺服系统无速度传感器模糊控制策略能够在外界强烈干扰下自适应控制电机稳定运行,速度跟踪准确,鲁棒性好,控制性能比传统PID控制好。     

基于电流定位的永磁同步电机转子初始位置定位研究

针对永磁同步电机初始位置现有判断方法存在的"反转"、高频电流信号解调复杂等问题,提出了一种基于相电流定位的永磁同步电机转子初始位置判断方法。该方法通过向电机两相绕组先后注入低压高频脉冲,从而得到相电流和转子位置角之间的关系预标定值,应用中启动时,通过采集相电流,在线查询标定表,就可得到静止时的转子位置信息。为了采集到真实的相电流,设计了一种三级中断嵌套的电阻采样法,针对采样区域小的情况,通过增大采样窗口并补偿解决。为验证该方法的可行性,搭建了空压机用永磁同步电机的控制实验平台。实验结果表明,该方法能够较为准确估计转子的初始位置,满足空压机的启动准确度要求。     

基于神经网络状态观测器的反演控制在双关节机械手控制中的应用

提出了一种基于改进的BP神经网络的自适应状态观测器,该类观测器无需系统的精确模型即可得到收敛于真实状态的状态观测值。利用Lyapunov直接法分析了基于状态输出误差的状态观测器的稳定性。然后,将状态观测器与反演控制器分开设计,以实现观测器得到的速度估计值代替实际速度,避免了实际应用中对速度信号的测量。最后通过对二关节机械手系统的仿真与比较,说明该控制方法的有效性。     

直行工况下分布式电动汽车四轮转速同步控制

多电机同步控制系统是车辆安全行驶的核心内容之一.为了提高分布式电动汽车在直线行驶时的可靠性以及控制精度,提出一种采用转矩状态观测器的改进型偏差耦合多电机同步控制策略.结合矢量控制算法,分析了偏差耦合结构中速度补偿器的特点并进行改进.根据多电机同步系统中同步误差与跟踪误差的控制要求,进一步给出多电机同步转矩状态观测器的设...     

基于算法融合模糊微分积分滑模的无速度传感器永磁同步电机运行研究北大核心

为研究永磁同步电机(PMSM)在无速度传感器工况下的速度跟踪估计,以PMSM的工作原理为基础,建立了内埋式PMSM的数学模型。基于模糊微分积分滑模(FDI-SMC)鲁棒性强的优点,提出了在鱼群-蚁群(AFSA-ACA)融合算法优化滑模控制器参数条件下采用旋转高频电压注入法对电机转速进行估计的无速度传感器控制方案,并分析了电机在高低速运行时特点。仿真结果表明,采用融合算法优化控制器结构参数并结合高频注入法的模糊微分积分滑模控制系统在高、低速工况下运行时稳定可靠,并具有较好的鲁棒性,能够实现速度跟踪估计。     

一种新型滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

针对永磁电机无位置传感器控制中存在的电机转速和位置估算误差较大的问题,在分析传统滑模观测器的基础上,设计了一种新型的二阶滑模观测器。将混合非奇异终端滑模面应用到传统的线性滑模面上,避免了因使用低通滤波引起相位滞后的问题。同时设计了控制律,利用Lyapunov方法证明了所设计滑模观测器的稳定性,结合锁相功能的转子位置与速度跟踪算法,有效地解决了传统滑模观测器中存在的"抖振"问题。仿真分析和试验结果表明:设计的新型滑模观测器使得永磁同步电机的转速和转子位置估计值更加准确。     

自适应滑模观测器PMSM无位置传感器控制

针对永磁同步电机的无传感器控制转子位置和转速估计误差和抖动的问题,结合自适应算法设计了一种新型的自适应滑模观测器来估算电机的转子位置和转速,并使用李亚普诺夫理论证明了算法的收敛性.由于滑模变结构对电机参数依赖小、鲁棒性强,但自身机制引起的系统抖振会影响对电机转子位置和转速的估计.为了降低抖动,采用继电特性的连续函数代替...     

基于新型滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

针对传统滑模观测器在估计转子位置和转速时存在的抖动问题,分析研究了一种新的滑模趋近律,并提出了一种基于变趋近律滑模观测器的永磁同步电动机无位置传感器控制方法。通过扩展滑模电流观测器方程,将滑模观测器与变趋近律相结合,为转子转速和位置的估计提供了新的思路。同时,建立了基于该方法的无位置传感器矢量控制系统。仿真和结果分析验证了该方法的可行性。该观测器能很好地跟踪转子的实际位置,动态响应快,有效地抑制了系统的抖振。     

基于干扰观测器和迟滞观测器的压电致动器控制

压电致动器的迟滞效应可以视为外部干扰,它既有低频部分又有高频部分,零相位误差跟踪控制器加干扰观测器的结构可以有效地补偿迟滞效应的低频成分,但未补偿高频成分,为了改进跟踪低频、高频输入信号的性能,提出了零相位误差跟踪控制器加干扰观测器加迟滞观测器的控制方案.仿真结果表明,该控制方案可以有效地改善低频和高频的跟踪性能.     

电动汽车车载永磁同步电动机转子位置自检测算法

永磁同步电动机由于其自身的众多优点,在现代电动汽车上得到了越来越广泛的应用.文章介绍了一种采用增量式码盘和转子磁极初始位置辨识算法相结合的方法来实现永磁同步电动机转子位置的自检测.这种方法可以应用在隐极式同步电动机上,实现在无位置传感器的条件下确定电动机转子的绝对位置,并且简单、有效,受电动机参数变化的影响比较小,在电动机静止、低速和高速运行时都可以正常使用.利用MATLAB/Simulink软件建立了这种方法的仿真模型,仿真结果证明了该方法的可行性和有效性.     

基于TNESO的PMSLM分数阶自抗扰控制

线性自抗扰控制（LADRC）以结构简单、易于实现且抗干扰能力强的特点在永磁同步直线电机（PMSLM）中得到广泛应用,但电机启动和负载突变会导致LADRC系统中的线性扩张状态观测器（LESO）扰动估计精度下降。为此,提出一种基于时变增益非线性扩张状态观测器（TNESO）的PMSLM分数阶自抗扰控制策略。结合LESO和非线性扰动观测器（NDOB）,并根据误差与增益的关系构建动态增益函数,设计新型状态观测器TNESO;在此基础上,以分数阶PDμ控制律代替线性状态误差反馈控制律（LSEF）,建立改进型自抗扰速度控制系统,以进一步提高电机控制的实时性和鲁棒性。仿真与实验结果表明：所设计的速度控制系统可以有效减少直线电机启动、负载突变时的观测响应时间,抑制观测初始时刻扰动峰值,从而满足高性能的PMSLM速度控制要求。     

改进内置式永磁同步电机的无位置控制方法北大核心

为了提高内置式永磁同步电机无位置控制下传统滑模观测器在中高速运行过程中的动态性能,提出了一套基于定子电阻辨识的超螺旋滑模观测器。针对滑模控制本身存在的抖振问题,在内置式永磁同步电机的模型下设计了超螺旋滑膜观测器,推导了新的切换函数引入到观测器中,能够进一步地削弱抖振,减小超调,提高了系统的抗干扰能力;为了提高电机在不同环境下的稳定性,在此基础上对电机定子电阻进行在线辨识,降低了在电机运行过程中定子电阻阻值随温度升高而发生变化所造成的精度误差。实验结果验证了该套无位置传感器系统能够减小抖振、提高控制精度,具有较好的稳定性和动态性能。     

基于GA-BP算法永磁力矩电机偏心载荷转子位置误差预测研究

针对永磁交流力矩电机转子受载荷之后会引起转子位置偏心误差加大问题,提出一种基于遗传算法(GA)优化BP神经网络永磁力矩电机转子偏心载荷位置误差预测模型的方法。通过测量各种情况下永磁力矩电机在运转过程中的位置变化情况,利用遗传算法优化BP神经网络算法建立预测模型。该模型采用实验台运行的正弦轨迹数据为训练样本,三角波轨迹数据为测试样本。选取各种情形的正弦波轨迹数据和三角波轨迹数据进行仿真预测和验证。以各种情况的正弦波信号的指令位置、指令速度和电流作为模型的输入,以三角波信号的位置误差作为输出。结果表明,GA优化BP神经网络建立的预测模型优于优化之前的预测模型。     

基于电流注入法的开关磁阻电机转矩脉动抑制

开关磁阻电机(SRM)在低速区转矩脉动比较严重,制约了其广泛应用。利用SRM电流波形具有周期重复性的特点,提出基于傅里叶神经网络(FNN)电流注入法抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制策略,在线自适应调整电流波形,实现转矩脉动的抑制。在基于转矩分配函数的SRM控制系统中,电流信号有周期性且无间断点,对其进行傅里叶分解,依据此傅里叶分解式的数学结构,搭建能够反映SRM周期性的电流傅里叶神经网络,神经网络的输出通过注入的方式补偿相电流,以最小化转矩脉动为目标设计神经网络训练算法,在线训练得到理想的电流曲线,进而减小转矩脉动。仿真结果表明,与转矩分配控制相比,所提出的电流注入法能够精确补偿SRM控制电流曲线,得到恒定转矩下对应的控制电流,有效抑制转矩脉动。