行波型超声电机振动模态滑模观测器研究

行波超声电机（TWUSM）具有强非线性和系统参数不确定性,其不易观测的两相振动模态对输出转矩性能有着直接的影响。基于该分析,设计了具有鲁棒性的振动模态线性滑模观测器（SMO）,并利用Lyapunov法对该观测器的鲁棒性和稳定性给予证明,最后,通过仿真和实验对观测器进行验证。结果表明,该SMO能够准确获得TWUSM两相振动模态。此外,仿真和实验还表明,根据所设计的SMO的观测结果,可调节驱动电压,优化振动模态,从而降低输出转矩脉动,提高电机控制精度。     

基于振动模态观测器的TRUM两相协调控制优化运行

根据行波型旋转超声电机两相振动模态与输出转矩的关系,提出了两相振动模态的协调控制的TRUM优化运行方法。首先,根据定子的等效电路模型,提出两相模态观测器的构建方法;其次,提出以一相模态为参考,动态地对另一相进行控制的协调控制方法,以达到两相模态幅值相等、相位互差90°的电机优化运行状态,从而减小输出转矩脉动,使电机运行更加稳定。最后,通过仿真和实验验证了所提出的控制方法的有效性。     

磨削机器人关节永磁电机无传感器控制研究

针对磨削机器人关节永磁电机的控制问题,提出一种基于新型滑模观测器的无传感器控制策略.为增加观测器的鲁棒性及减小传统滑模观测器的抖振,该新型滑模观测器采用锁相环技术取代传统的反正切函数估算,引入 sigmoid函数取代传统的sign函数.该方案可以有效改善机械式传感器测量结果易受环境影响的问题,为了验证方案的有效性,基于不易受负载影响的永磁电机两相旋转坐标系,建立永磁同步电机的数学模型进行仿真分析.结果表明,设计的新型观测器能够准确实现驱动电机的转速及位置估算,且有较好的控制动态响应性能及观测精度.     

感应电机直接转矩控制系统的新型滑模定子磁链观测器

为提高定子磁链的估计精度,改善直接转矩控制驱动系统的性能,提出了一种新型定子磁链滑模观测器。采用Lyapunov稳定性理论证明了观测器是稳定的。该观测器的实现无需电压信息,对电机参数变化具有强鲁棒性,即使在电机低速运行区依然能够提供精确的磁链估计值。仿真结果验证了基于该观测器的感应电机直接转矩控制系统具有优良性能。     

永磁同步电动机无位置传感器的滑模观测器设计

提出了一种基于滑模观测器的永磁同步电动机无位置传感器的控制方法.采用坐标变换,建立永磁同步电动机的数学模型,依据滑模观测器理论,设计了滑模观测器,观测出电机反电动势,实现对永磁同步电动机的转子位置和转速实时估算,并进行了仿真,同时对电机负载转矩的扰动影响进行了实验研究.仿真和实验结果表明,所提出的控制方法是可行的,且具有较强的鲁棒性.     

六相永磁同步电机新型单向滑模控制

针对具有非线性、参数摄动和负载扰动特性的六相永磁同步电机转速控制问题,结合全局快速终端滑动模态提出了一种新型单向滑模控制律,该控制律基于两个快速终端滑模面和四个辅助滑模面,能够保证系统状态误差的全局快速收敛特性,在增大趋近速度基础上消除了常规滑模由于状态轨迹穿越滑模面产生的抖振现象。为在线实时估计系统不确定扰动,提出了一种扩展状态扰动观测器,该观测器无需扰动先验信息,利用定子电流和电机转速信号快速平稳补偿系统扰动量。试验结果表明,基于新型单向滑模与扰动观测器的六相永磁同步电机转速控制系统响应速度快、控制精确度高,而且对转速给定和负载扰动具有强鲁棒性,验证了所提算法的有效性。     

基于滑模观测器的电动汽车用感应电机驱动控制

由于传统感应电机驱动控制策略存在性能上的局限,故难以用于纯电动汽车系统。针对该问题,设计了一种用于电动汽车的基于滑模观测器的感应电机无速度传感器驱动控制方案。采用了固定边界层滑模观测器来对电机的转速和磁链进行较为精确的估计,无需使用速度和电压传感器,且不需知道负载转矩,同时降低了转矩脉动。方案中结合使用了带前馈补偿的间接矢量控制策略,提高了系统暂态性能。最后,开展了感应电机驱动试验,试验结果表明控制器的转速估计在较宽的范围具有较高的精度,同时在车辆行驶转速指令循环中保持了较好的暂态性能,并对参数的扰动具有较好的鲁棒性。     

基于滑模磁链观测器的感应电机模型预测控制

感应电机模型预测控制通过系统状态预测的方法,利用设计好的目标函数直接控制磁链和转矩。该方案易于实现多变量控制和处理非线性约束,但因为预测过程需要使用电机的真实磁链,所以对磁链观测的精度有很高的要求,以滑模磁链观测器替代传统的电流模型和电压模型磁链观测器可大大提高该方案的控制性能。常规的滑模磁链观测器依据电流观测误差设计滑模控制函数,在实现对转子电阻变化的高鲁棒性的同时也引入了定子电阻变化的影响。文章中提出一种基于磁链观测误差的滑模控制函数设计方法,对滑模观测器的性能进行改进。因为磁链的真实值无法直接获取,磁链误差值以近似计算的方式得到。通过仿真和物理实验验证了该方案对电机参数变化的高鲁棒性。     

基于自抗扰与观测器的环形耦合多电机协调滑模控制

在多电机控制系统中,参数摄动和负载转矩变化会影响系统的跟踪精度和同步性能,且传统的补偿方法难以有效的抑制系统的同步误差。针对以上问题,采用电流补偿的环形耦合结构,设置同步比例系数实现多电机的协调运行,设计自抗扰补偿器对电机进行电流补偿来减小同步误差,同时将非奇异快速终端滑模和扰动观测器用于单台电机的控制。仿真结果表明,所设计的控制策略使系统的鲁棒性和跟踪精度都有所提高;相比于固定增益补偿和PI补偿,系统的同步误差小,抗干扰能力强,实现了高精度的多电机协调控制。     

基于负载转矩观测的矿用牵引电机积分滑模控制

为了改善电机车牵引电机速度控制性能,提高系统抗扰性能和对参数变化的鲁棒性,提出了在控制系统的速度控制器中用积分滑模代替传统PI控制。设计了负载转矩观测器对负载转矩实时观测,将观测值加入到控制中,提高了在负载突变时的速度控制能力。仿真表明,负载转矩观测器能快速、准确地观测负载转矩,带负载观测的滑模转速控制对负载扰动和转子电阻有较强的鲁棒性,有效地抑制了滑模控制的固有抖振。