内嵌式永磁同步电机永磁磁链在线辨识研究

针对内嵌式永磁同步电机永磁磁链辨识存在的问题,采用一种基于滑模变结构的永磁磁链参数辨识方法。首先,通过选择磁场同步旋转坐标系下定子电流和电感的乘积作为状态变量,构造内嵌式永磁同步电机永磁磁链辨识的状态方程;然后,利用滑模变结构与该模型相结合的方法,构造滑模观测器,并采用Lyapunov稳定性理论证明该观测器的稳定性和待辨识磁链参数的收敛性;最后,以仿真结果验证了该方法对永磁同步电机永磁磁链辨识的可行性。     

基于自适应模糊滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器运行

目前永磁同步电机多采用滑模观测器来估算转子位置。针对简单滑模观测器所存在的抖振问题,提出了基于自适应模糊滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器运行。在分析了自适应模糊和滑模的原理后,设计了自适应滑模观测器,并搭建自适应模糊滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器运行的实验平台。实验结果表明,提出的自适应模糊滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器运行精度高、性能稳定。     

基于线性磁链的IPMSM位置预估算法

为了提高内嵌式永磁同步电机（IPMSM）位置预估的估算精度,基于线性磁链的IPMSM模型,用电流观测误差构建滑模平面建立滑模观测器,预估转子位置和速度.定量分析定子电阻和交直轴电感对预估转子位置的影响.针对电机参数摄动对预估位置精度的影响,构造Lyapunov函数辩识定子电阻、交轴电感.实验结果表明该设计方法的正确性和...     

基于线性磁链的IPMSM位置预估算法的研究

为了提高内嵌式永磁同步电机(IPMSM)位置预估的估算精度,本文基于线性磁链的IPMSM模型,用电流观测误差构建滑模平面建立滑模观测器,预估转子位置和速度。定量分析定子电阻和交直轴电感对预估转子位置的影响。针对电机参数不确定性对预估位置精度的影响,构造Lyapunov函数辩识定子电阻、交轴电感。实验结果表明该设计方法的正确性和可实现性。     

用于直接转矩控制的自适应正交反馈补偿磁链观测器

为解决传统磁链观测器存在直流漂移以及当电机极低速运行时磁链观测值不准确等问题，提出了一种适合永磁同步电机直接转矩控制应用的新型自适应正交反馈补偿定子磁链观测器.针对在直接转矩控制下反电势信号存在跳变而非连续的特点，对其采取了信号平滑处理以便于反电势与磁链矢量的点积运算.通过检测反电势和磁链的正交程度来自动调节磁链补偿程度，以获得磁链的精确观测值.仿真研究验证了新型磁链观测器的优良性能，它能够在宽广速度范围内精确估算定子磁链，保证了永磁同步电机直接转矩控制的可靠实施.     

基于观测器的永磁同步电机转子位置和速度估计方法

永磁同步电机运动控制系统中，机械传感器的存在使系统的体积增大，可靠性降低，易受外部环境的影响．为了降低系统的成本，提高可靠性，提出了一种无传感器控制方法，将磁链估计法与观测器法相结合，给出了一种基于观测器理论的永磁同步电机转子位置和速度估计方法．转子位置通过对磁链的估计而获得，速度反馈信息则通过一个闭环状态观测器进行估计．仿真和实测结果表明，该方法切实可行，能够可靠地进行转子磁极位置和速度的估算．     

基于自适应滑模观测器的五相永磁同步电机无位置传感器控制

由于三次谐波的影响,三相永磁同步电机的无位置传感器控制方法无法直接应用于五相永磁同步电机无位置传感器控制。在考虑三次谐波电压和电流的条件下,提出一种基于自适应滑模观测器的五相永磁同步电机无位置传感器控制方法。该方法首先利用带三次谐波的五相永磁同步电机模型设计了滑模观测器,并用sigmoid函数代替一般滑模观测器常用的符号函数作为观测器的开关函数,以减小滑模抖动并获得更为准确的反电势当量信号。其次设计了反电势自适应观测器以估计电机转速和位置信号,消除了常规无位置传感器控制系统中所必需的低通滤波器和相位补偿单元,提高了转速和位置信号的估计精度。此外,利用李雅普诺夫准则,证明了所设计的滑模观测器和反电势自适应观测器的稳定性,并利用Matlab/Simulink进行了仿真实验。仿真结果显示,与常规滑模观测器相比,所提出的自适应滑模观测器在五相永磁同步电机无位置传感器控制系统中抖动更小,转速和位置估计误差更小,反电势估计更为准确,具有较强的鲁棒性。     

基于模糊PI有效磁链直接转矩控制系统的研究

传统永磁同步电机直接转矩控制系统存在磁链和转矩脉动大,在低速状态下难以进行精确控制的问题,而采用PI作为调速系统的控制器又存在对参数适应能力不强的缺陷。因此,为了改善永磁同步电机的性能,采用一种有效磁链滑模算法,以静止坐标系定子电流和有效磁链为状态变量,通过有效磁链推导出定子磁链,将模糊PI控制器代替传统PI控制器,实现对传统直接转矩控制的优化。仿真实验结果表明,该控制方法具有较强的适应性和鲁棒性。     

一种高阶滑模控制的永磁同步电机磁通和电阻辨识

文章采用一种新型高阶滑模控制技术以及滑模微分器实现永磁同步电机位置跟踪控制,提出了电机磁通、电阻的辨识方法。由于系统输出耦合,文中首先利用反馈线性化进行解耦,并设计了高阶滑模控制器。考虑到定子电阻和永磁体磁链是随温度变化而变化的,文章介绍了一种新型参数估计方法,通过对同步电机高阶滑模控制器设计,并结合一个精确滑模微分器来实现电机内部参数的辨识,减小参数扰动对控制性能的影响。仿真实验的结果表明,多输入多输出的永磁同步电机磁通、电阻得到了估计,系统具有较好的动态性能。     

基于滑模变结构永磁同步电机的直接转矩控制

采用传统的直接转矩控制策略时,电机电磁转矩和磁链脉动较大,并且逆变器开关频率不恒定.为解决该问题,将滑模变结构控制策略引入永磁同步电机直接转矩控制系统中,应用Matlab/Simulink对其进行仿真研究,并且实现了基于TMS320LF2407滑模变结构永磁同步电机的直接转矩控制,并对控制系统动、静态性能与传统直接转矩控制进行了对比研究.仿真和实验结果表明：与传统直接转矩控制相比较,滑模变结构直接转矩控制系统中定子磁链和电磁转矩脉动大幅度降低,而动态响应速度基本相同,逆变器开关频率恒定.     

基于滑模观测器的永磁同步电机自整定调速系统

针对传统滑模观测器在永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)动态变速与动态加载时调速系统超调过大,并且在估算反电动势中产生较大抖动问题,提出一种基于滑模观测器的永磁同步电机自整定调速方法。首先,采用Sigmoid函数代替常数切换函数,通过滑模观测器估计反电动势;然后,通过锁相环进行位置检测,从估计的反电动势中提取转子位置和速度信号;最后,经过速度观测值与给定值的比较,通过模糊PI实现参数自整定。仿真结果表明,与传统的滑模观测器方法相比,所提方法能够很好地消除抖动,其跟踪性、鲁棒性较大提高。     

基于改进型双幂次组合趋近律的永磁同步 电机无模型滑模控制

针对采用PI控制或传统无模型滑模控制（MFSMC）的永磁同步电机（PMSM）实际运行时因内部电磁参数摄动导致系统控制性能下降的问题,提出一种新型无模型滑模控制算法（IMFSMC）。首先,建立参数摄动下PMSM超局部模型;其次,设计改进型双幂次组合趋近律加快系统在趋近滑模面阶段的收敛速率;再次,设计扩展滑模扰动观测器（ESMDO）实时观测系统未知总扰动;同时,利用Lyapunov 稳定性判定第二方法证明所设计控制器和观测器的稳定性;最后,将IMFSMC、MFSMC以及PI控制的仿真和实验进行对比,结果证明所提方法可以有效加快转速响应速率,增强系统的鲁棒性。     

永磁同步电机无位置传感器控制策略研究

针对电子水泵用永磁同步电机无传感器控制系统中调速存在超调、抖振和响应慢的问题,采用一种混合滑模变结构的速度环和龙伯格观测器的PMSM无传感器控制算法. 在转速环环节设计基于新型趋近律的滑模速度控制器,在传统指数趋近律的基础上,在等速项中加入运动点的运动误差,采取双曲正切函数替代比较切换函数,改善趋近滑模面运动过程中的收敛速度和抖振抑制能力. 采用线性控制结构的龙伯格观测器结合锁相环,应用到无传感器控制系统中,改善估算转速抖振问题及稳定性. 仿真结果表明,在电机空载启动和外加扰动工况下,该算法可有效提高永磁同步电机无传感器控制系统转速的跟踪效果,改善转速的超调与抖振问题,同时提高系统的抗外部干扰能力.     

永磁同步电动机控制方法研究

根据永磁同步电动机PMSM数学模型结合矢量控制理论设计了滑模观测器,采用了一种饱和函数的算法抑制抖振。以TMS320LF2407A为控制核心,设计了控制系统的硬件,编制了滑模估算算法,并且在额定功率为180 W,额定电压为380 V的PMSM实验装置上进行了实验研究。结果表明,研究的滑模观测器估算方法切实可行,能够实现转子位置跟踪,永磁同步电机具有良好的调速运行指标。     

基于积分滑模控制器的PMSM调速系统

针对传统PI调节器鲁棒性差、抗干扰能力弱、容易受诸多因素影响以及永磁同步电机存在不确定性和负载扰动等问题,通过对永磁同步电机数学模型的分析,并结合滑模变结构控制理论,在永磁同步电机矢量控制系统的基础上,设计了一种积分滑模控制器。分析表明,在常规滑模面中引入状态量的积分量,可增强系统的抗扰动能力。仿真结果表明,所提方法具有较好的抗扰动能力,提高了调速系统的鲁棒性,改善了系统的动态性能。     

基于滑模自抗扰的永磁同步电机控制

针对基于自抗扰原理的永磁同步电机控制存在待整参数多和参数物理意义不明显等问题,提出 一种改进滑模自抗扰控制算法。首先,利用滑模趋近律构建出最优控制函数,将扩张状态观测器及非线性误 差反馈控制律中的 fal 函数用最优控制函数代替,从而减少待整参数,完成对非线性自抗扰控制器结构的优化。 其次,使用李雅普诺夫函数对改进滑模自抗扰控制器的稳定性进行分析。最后,采用 Matlab 仿真验证该算 法的可行性。仿真结果表明：永磁同步电机调速系统采用改进滑模自抗扰控制器后,既能保留非线性自抗扰 法无超调起动和抗负载扰动能力强的优点,又能提高永磁同步电机调速系统的动态稳态性能。     

基于观测器的永磁电机转子位置和速度估计方法

永磁同步电机运动控制系统中，机械传感器的存在使系统的成本增加，可靠性降低，易受外部环境的影响.为了降低系统的成本，提高可靠性，提出了一种无传感器控制方法，将磁链估计法与观测器法相结合，给出了一种基于观测器理论的永磁同步电机转子位置和速度估计方法.转子位置通过对磁链的估计而获得，速度反馈信息则通过一个闭环状态观测器进行估计.仿真和实测结果表明，该方法切实可行，能够可靠地进行转子磁极位置和速度的估算.     

Demagnetization Analysis and Velocity Tracking Control of In-wheel Motor

轮毂电机的退磁分析与速度跟踪控制

李海虹,陈俊杰,刘志奇

（太原科技大学 机械工程学院,山西 太原 030024）

摘 要：移动机器人采用轮毂电机驱动时,存在因不可逆退磁现象造成的电机转速跟踪误差。为减少该误差对运行精度的影响,提出基于ESO的电流前馈矢量控制系统,对退磁电机进行补偿控制。建立永磁同步电机数学模型,将永磁体磁链参数的变化计入退磁量对电机速度跟踪精度的影响;采用ESO建立控制系统的全局扰动估计模型,结合前馈电流准确补偿系统误差,并与仅用矢量控制方法进行控制精度对比。仿真结果表明,本研究提出的基于ESO的电流前馈矢量控制方法可在退磁量小于等于30%的范围内将电机转速跟踪误差大幅降低,提高了移动机器人的运行精度。

关键词：移动机器人;速度跟踪;扰动估计;矢量控制

中图分类号：TP249 文献标识码：A