高性能矢量控制中电机参数辨识及速度控制策略研究

电机参数的在线辨识补偿与控制器的设计是提高矢量控制系统性能的关键.基于多新息最小二乘法设计了感应电机参数辨识器,利用定子电压、定子电流和转速,估算出感应电机的转子时间常数和定子电阻;针对传统PI调节器的饱和现象,利用Anti-Wndup技术设计了速度控制器,通过引入反计算系数减小积分饱和对系统的影响,从而改善系统的动、...     

间接矢量控制中的转子电阻辨识方法研究

针对感应电机的间接磁场定向控制系统中转子电阻在低速时大范围变化造成定子电流和电磁转矩脉动严重的问题,依据模型参考自适应理论和瞬时无功功率理论,提出一种基于无功功率参考模型的转子电阻在线辨识方法。辨识模型不依赖于感应电机的定子电阻,对定转子电感和转速的变化鲁棒性好,准确观测转子磁链角,使得定子电流和电磁转矩的脉动减小。将该辨识算法应用于电动轮自卸车调速系统实验平台的感应电机转子电阻辨识,仿真结果表明,较未辨识转子电阻时系统性能得到了较明显改善,转子电阻辨识能够快速收敛于实际值,响应速度快,且对定转子电感的动态变化不敏感,能有效降低转子磁链观测误差,抑制定子电流和转矩脉动,在低速时控制性能提升显著,验证了辨识算法的正确性及其工程实用价值。     

基于模糊逻辑的定子电阻辨识及仿真分析

针对感应电机定子电阻在电机运转过程中会发生非线性动态变化,进而影响矢量控制系统的动态性能和稳定性问题,为改善无速度传感器控制系统的调速性能,分析了基于MRAS的转子磁链和速度估算原理,提出了一种以转子磁链和定子电流矢量作为输入,以定子电阻的变化量作为输出,基于模糊逻辑的感应电机定子电阻在线辨识的方法;在仿真环境下对增加定子电阻辨识后的转速波形进行了对比,对定子电阻突变到原来值两倍时的辨识效果进行了仿真,实验结果表明这种方案结构简单,可靠性高,计算复杂度低,对定子电阻的变化具有明显的辨识能力,能显著改善控制系统的调速性能.     

异步电机转子电阻辩识方法的建模与仿真

研究异步电机稳定性优化控制问题,异步电机转子电阻受温度变化、集肤效应等影响,具有时变性和非线性,影响系统稳定性分析。传统方法对异步电机转子电阻状态辩识准确率低。为了准确和快速对转子电阻进行状态辩识,提出一种扩展卡尔曼滤波的异步电机转子电阻辩识方法。将转子电阻看成系统状态变量,设计一种扩展卡尔曼滤波技术的转子电阻估计器,通过测量电机定子电压、电流,实现对转子电阻在线辩识。在MATLAB/Simulink中建立仿真模型,仿真结果表明,异步电机转子电阻改进辩识方法可提高转子电阻辨识准确率。     

异步电动机的无源性跟踪控制--转子电阻及负载转矩皆未知时变的情形

研究了负载转矩和转子电阻在一般的未知时变情形时对异步电动机期望时变电磁转矩的渐近跟踪控制问题.首先给出了转子电阻和负载转矩在时变已知的情形时无源性控制器的设计方法,然后通过设计负载转矩和转子电阻的在线估计器,得到了转子电阻和负载转矩在时变但未知的一般情形下无源性控制器的设计.仿真结果证明了这样设计的控制器具有良好的性能.     

感应电机转矩跟踪无源控制及自适应观测器设计

针对感应电机高性能转矩跟踪控制和磁链难以直接测量问题,提出了基于无源性的转矩跟踪和自适应磁链观测器控制方案.首先基于感应电机的无源性特性设计了渐近稳定转矩跟踪控制器,重新配置了系统的平衡点,通过注入阻尼提高系统的收敛速度.然后通过将定子电流和转子磁链作为状态变量构建了自适应磁链观测器,简化了观测器结构,根据Lyapunov稳定性理论设计了自适应控制律,实现转子磁链、转速和定子电阻的在线估计.为减小转速估计误差对观测器的影响,给出了观测器增益矩阵的选择方法.仿真结果表明本文所提出的基于自适应观测器的无源控制方案能够有效提高感应电机的动静态性能.     

基于感应电机状态方程的定子电阻辨识方法的研究

基于感应电机两相同步旋转坐标系状态方程,提出了一种新的定子电阻辨识方案。在分别利用励磁电流微分方程和转矩电流微分方程推算转速的基础上,利用二者的等量关系实现了定子电阻在线辨识。该方案的优点是,定子电阻估算仅需要电机终端可测的定子电压、电流,无须借助转子或定子磁链。仿真实验将其应用于无速度闭环矢量调速系统,实时更新转速估算模块中的定子电阻,论证了该方案对电机参数变化鲁棒性强及对改善转速估算精度的有效性。     

基于反馈线性化的感应电机H∞鲁棒控制

利用Ｈ∞控制理论设计鲁棒控制器,以提高感应电机的高速性能。首先分析了当转子电阻和负载转矩未知,转子磁通不可准确观测时,线性化后的感应电机数学模型的形式,得出了转速与磁通子系统间仍存在耦合的结论;然后用Ｈ∞鲁棒控制理论设计控制器,同时抑制两个子系统间的耦合影响及参数扰动,并在此基础上设计控制外环镇定跟随性能。仿真结果表明,该方法具有较好的跟随性及抗扰性。     

一种基于FNN的感应电机定子电阻辨识建模方法

直接转矩控制技术的关键问题是如何在定子电阻不确定的情况下,准确辨识定子磁链。通过转子磁链定向的方法,推导出转差的表达式,此表达式中包含定子电阻的信息,当定子电阻发生变化时,计算出来的转差与实际的转差不相等,基于这种思想构建了模糊神经网络,采用梯度下降法训练网络的参数,实现对定子电阻的在线辨识。针对所提出的方法,在matlab/simulink中搭建模型进行仿真,结果表明在定子电阻受干扰的情况下,此方法能准确、迅速地跟随定子电阻的变化,实现实时调整,感应电机的低速性能得到改善。     

基于DSP的直线感应电机模糊矢量控制系统研究

针对直线感应电机强耦合、多变量、非线性、时变的控制特点,将模糊控制策略应用到转差频率直线感应电机矢量控制系统中;建立了计及端部效应的直线感应电机等效数学模型,设计了基于DSP的直线感应电机模糊控制系统的软硬件,采用磁链开环、速度和电流闭环的矢量控制系统,对速度模糊控制器进行了设计;对直线感应电机在起动和负载情况下的动态特性进行了仿真实验,结果表明:采用模糊控制实现的直线感应电机转差频率矢量控制系统比具有基本数学模型的传统PI控制系统具有更强的鲁棒性。     

模糊PID矢量控制在异步电机调速中的应用

为了提高三相异步电机矢量控制的性能,在传统的转速PID控制器的基础上,建立模糊PID控制器,利用Matlab/Simulink搭建基于三相异步电动机转速控制的模糊PID系统,分别使用常规PID控制器与模糊PID控制器进行控制,并进行比较。仿真结果表明模糊控制能使系统取得较好的控制性能并具有较强的鲁棒性。     

基于模糊PI的永磁同步电机矢量控制

针对永磁同步电机矢量控制系统中,传统PID控制器对永磁同步电机控制性能效率不高以及对工作环境变化的适应性能不良等问题,首先,在两相旋转坐标系下采取双轴理论建立永磁同步电机数学模型;接着,采用模糊控制理论对永磁同步电机矢量控制系统中转速环传统的普通PID控制器进行改进研究,深入地从理论层次研究分析建立得到模糊PI控制器....     

三相六开关容错逆变器驱动异步电机FCS-MPTC

针对异步电机驱动系统中三相六开关逆变器单管故障问题,提出一种逆变器在故障状态下的三相六开关容错控制策略,较三相四开关容错控制可以提供较多的电压矢量,进而可以有效抑制转矩脉动.结合有限集预测控制思想,提出一种基于三相六开关容错逆变器的异步电机有限控制集模型预测转矩控制策略,同时采用模糊PI转速控制器替代固定参数的PI控制器,进一步提高系统的稳定性、快速性和鲁棒性.仿真结果表明, 采用此方案进行控制的异步电机驱动系统能够持续稳定运行,具有良好的动态性能,进一步验证了所提出方法的有效性.     

基于模糊PI控制的永磁同步伺服电机转速系统仿真分析

由于外部环境的日益复杂、被控对象要求的不断变化,使用传统的PI控制已不能满足控制系统的性能要求,为了提高永磁同步伺服电机转速控制系统的性能,本文设计了一种将模糊控制与经典PI控制结合的模糊PI控制系统.运用Matlab分别对经典PI控制和模糊PI控制系统在永磁同步伺服电机转速控制的仿真分析,对比仿真实验结果表明：模糊PI控制器上升时间明显缩短,响应速度明显加快,超调量更小,抗干扰能力强.     

A PLC-based modified-fuzzy controller for PWM-driven induction motor drive with constant V/Hz ratio control

In this paper, a method to develop and design a fuzzy-hybrid control on an industrial controller to control speed of an induction motor and implementing a constant V/Hz ratio control is presented. Detailed discussions on the controller for a PWM-driven induction motor drive system, the system identification for the model transfer function, and the analysis on output responses and the associated manipulated variables are presented. The control objective is to provide an effective control action to sudden changes in reference speed and/or load torque. A switching type controller consisting of two control modes are devised: a PID-type fuzzy controller consisting of a PI-type and a PD-type fuzzy controller, and a conventional PID. At the early phase of the control action, the control task is handled by the PID-type fuzzy controller. At a later phase when the absolute of error is less than a threshold value, the input of integrator at the output side is no longer given by fuzzy action but fed by the incremental PID action. In term of control action, this is an enhanced proportional and derivative action when the actual value is closed to reference. Detailed evaluations of the controller's performance based on pre-defined performance indices under several conditions are presented. The findings demonstrate the ability of the control approach to provide a viable control solution in response to the different operating conditions and requirements.     

无刷直流电机模糊PI系统的建模及仿真

针对无刷直流电机的传统PI控制策略存在的局限性,即PI控制器控制参数不能随环境变化而调整,不具有整体优化功能,给出了一种模糊PI控制建模方法。利用模糊集合的隶属度函数,模糊控制规则以及清晰化方法,基于Matlab/Simulink平台并结合电机转子位置信号,建立无刷直流电机模糊PI控制系统的仿真模型。仿真结果表明,模糊PI控制加快了系统响应时间、减小了超调,具有较强的鲁棒性和自适应能力,使系统获得了较好的控制性能,具有较好的应用价值。     

权值自调整模糊PI在无刷直流电机中的应用

无刷直流电机是一种多变量和非线性的控制系统,模糊控制器在该控制中得到广泛的使用。针对无刷直流电机构成的速度反馈控制采用了一种新的控制方案——权值自调整模糊PI预测控制。控制器由模糊控制环节、PI控制器、权值调整环节构成,整个系统使用电流和转速双闭环控制。PI控制器和模糊控制器的权值是通过误差、误差变化率设计的模糊调整器来在线调整,速度反馈采用灰色算法来预测。通过仿真实验结果表明上述控制方法较传统的PI控制,具有更强的鲁棒性,易于实现,通用性强。     

基于模糊控制的双闭环直流可逆调速系统的设计

对于双闭环直流可逆调速系统,提出了一种将模糊控制与常规PI控制相结合应用在转速环调节器设计的方法。根据工程经验与专家知识所确定的模糊控制规则,进行模糊推理,实现转速环调节器参数的动态整定。应用Matlab软件构建了双闭环直流可逆调速系统的仿真模型,并对转速环分别采用模糊PI控制器和常规PI控制器的直流可逆调速系统分别进行仿真实验并对比结果。从仿真结果可以得出采用模糊控制可以对直流可逆调速系统的动态与静态特性、抗扰性能、恢复性能以及跟踪性能有比较明显的改善与提高。     

基于高阶滑模速度控制器的异步电机模型预测转矩控制

针对三相异步电机驱动系统,提出一种基于高阶滑模速度控制器的模型预测转矩控制策略.为了降低负载扰动对系统运行性能的影响,设计一种基于二阶Super-Twisting滑模技术的速度环控制器,以代替传统PI速度控制器,并应用Lyapunov稳定性理论对其稳定性和鲁棒性进行分析,得到使速度控制系统收敛的参数范围.为了提升转矩控制精度,基于异步电机的数学模型,采用模型预测转矩控制理论,以转矩和定子磁链为控制目标设计评价函数,得到最优输出电压矢量驱动电机运行.仿真结果表明,所提出的控制方法能有效提升系统对负载扰动的鲁棒性,并有效降低转矩波动,使电机具有良好的动态和静态运行性能.