一种基于DSP的伺服电动机转速检测方法

为了精确检测交流伺服系统的速度控制特性．该文介绍了针对增量式光电编码器的常用数字测速方法以及基于TMS320F2812的转速检测功能；在此基础上设计了一种基于DSP的M／T测速算法,论述了软硬件的实现方法．并对低速下影响检测精度的问题进行了分析。该方法充分利用了DSP的片内资源，对提高速度反馈精度，改善伺服控制系统的性能具有实际意义。     

伺服驱动器转速控制技术

为提高伺服驱动器速度环的响应速度和抗干扰性,提出一种带有转速观测器的速度环设计方法。通过建模分析把速度闭环分为前向控制和反馈控制,设计出带有Bang-Bang控制的前向抗积分饱和PI速度调节器,在满足状态方程能控能观性基础上,提出基于转速观测器方法设计的速度反馈控制器。实验结果表明该方法不但解决了伺服器速度环PI调节器易饱和问题,也减小了M/T测速法低速误差大对控制精度的影响,使伺服器速度环具有良好的动态响应和抗干扰性。     

基于最小二乘法的电机转速测量

伺服控制系统中,转速测量的准确度和实时性非常重要,但传统M法测速时,测量精度和响应速度往往是一对不可调和的矛盾。为此将最小二乘曲线拟合应用于电机转速测量,即通过编码器获取转子位置,然后利用最小二乘法拟合得到位置函数,进而求导得到电机转速。比较了两种不同阶次最小二乘法的测速特点,最终提出了一种综合最小二乘法来提高测速性能。仿真和实验对比了该法和M法的测速性能,结果表明这种方法在提高测量精度的同时,也保证了测量的实时性。     

等精度转速测量方法在磁悬浮飞轮中的应用

为解决传统转速测量方法难于满足磁悬浮飞轮系统转速测量的精度及抗干扰性能要求,提出了一种基于磁悬浮飞轮DSP控制器的等精度转速测量方法,给出了可测转速范围和测量精度的计算公式,分析了等精度转速测量方法的参数设置规律。应用等精度方法进行了转速测量实验,结果验证了应用等精度法进行磁悬浮飞轮转速测量的可行性及有效性,且具有精度高、抗干扰能力强、运算速度快等特点。     

永磁同步电机带反馈解耦矢量跟踪观测器研究

为进一步实现电机全速度范围内的稳定运行,获得高精度的转子位置和转速,改善低速时转速响应性能,提出一种永磁同步电机新型矢量跟踪观测器方法。研究带反馈解耦的矢量跟踪观测器,结合速度二阶预估法,通过对解耦的基波分量进行最小二乘法曲线拟合,并设计自适应因子中和速度二阶预估法与最小二乘法,解决带反馈解耦的矢量跟踪观测器低速时估算结果波动大和观测器不稳定的问题。仿真结果表明,新型矢量跟踪观测器方法具有可行性。     

永磁同步电动机新型滑模观测器无传感器控制

根据滑模变结构控制理论以及永磁同步电动机的数学模型,在传统滑模观测器的基础上,设计了一种将反电势估算值反馈引入到定子电流观测计算中的新型滑模观测器,利用该观测器对永磁同步电动机的转子位置和转速进行了实时在线估算。针对采用滑模控制导致系统出现的抖振现象以及加上其他干扰引起转速计算精度不高的问题,采用了将传统的开关函数更换为近似饱和函数以及锁相环代替直接微分计算转速的方法,有效地抑制了抖振问题,提高了估算精度。仿真实验验证了该新型滑模观测器的正确性和有效性。     

抑制量测噪声的大功率异步电动机自抗扰矢量控制

异步电机矢量控制过程中通过测速装置获取电机转速信息,而检测元件由于受到干扰、量化误差以及电机运行状况等因素影响,导致转速信息中混有噪声需要经过滤波处理,但传统的转速滤波方法不能兼顾实时性和精度要求。线性扩张状态观测器具有系统输出信号滤波的功能,在传统线性扩张状态观测器通道增加滤波环节提高噪声抑制能力,对观测器升阶处理以提高观测能力,进而解决系统响应速度与控制器噪声抑制方面的矛盾。在频域中通过伯德图对线性自抗扰控制器的稳定、跟踪、抗扰性能进行了分析,理论分析表明改进后的自抗扰控制器能够削弱控制器输入与系统反馈处噪声带来的影响,仿真结果也验证了控制器噪声抑制的有效性。     

电机的定点DSP控制中转速测量新方法

为在较大的转速范围内准确测量转速而又不过多地占用DSP的硬、软件资源,深入分析传统测量方法应用于定点DSP存在的问题,提出了一种适合于定点DSP测速方法,该方法通过设定最小计数脉冲和最小测速时间来限制最大相对和绝对误差.使用乘法和移位运算取代除法,从而节省DSP的运算时间.将之用于直驱式永磁同步风力机转速的测量,实验结果表明,该方法可以在较大的转速范围内实现准确测速.     

基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电动机低速研究

为改善永磁同步电动机低速控制性能,提出一种基于扩展卡尔曼滤波器的新型估算方法对永磁同步电动机的瞬时速度和负载转矩进行估算.该方法即使在使用低精度编码器时,也能获得实时准确的转子位置、转速和负载转矩.通过使用观测的转子位置、转速,以及将观测的负载转矩对速度PI控制器进行前馈补偿,系统的控制性能得到了极大的改善.同时,考虑到转动惯量的改变对观测器的影响较大,使用最小二乘法辨识转动惯量,用以提高观测器的鲁棒性.仿真结果表明了该方法的有效性.     

电机控制系统低速区测速方法分析与改进

建立了测速用码盘的Matlab仿真模型,对基于码盘测速的4种数字测速方法的精度和适应范围进行了系统的比较和评估,结果表明在电机控制系统低速运行情况下这4种数字测速方法难以同时满足测速精度和动态响应的要求.为此在T法测速的基础上提出了当电机处于低速运行情况下的插值估算速度测量方法,在插值估算法的基础上又提出了一种速度修正算法,仿真和实验结果表明插值估算法在电机处于低速时提高了系统的测速精度,加快了电机控制系统的动态响应,速度修正算法可进一步提高测速性能.     

基于龙伯格扰动观测器的PMSM模型预测控制

受工作条件及自身结构影响,永磁同步电机电感参数不是确定的,当采用离线电感参数实现模型预测控制算法时,容易产生参数失配问题,进而导致控制性能下降,为解决该问题,提出了一种基于龙伯格扰动观测器的模型预测电流控制策略。依靠包含扰动的永磁同步电机模型,构建了龙伯格扰动观测器,并根据期望极点配置原理设计了反馈系数,保证观测器的稳定性,创新性体现在利用龙伯格观测器实时估算得到的扰动值补偿由电感参数失配带来的预测精度损失,进而提高系统的控制性能。实验结果表明,提出的基于龙伯格扰动观测器补偿的模型预测控制算法具有较强的鲁棒性,在电感参数失配时,保证电流仍具有良好的稳态性能。     

无传感器内置式永磁同步电机低速运行转子位置鲁棒观测器

低速运行控制是无位置传感器内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)控制系统的关键技术。为了改善无传感器IPMSM矢量控制系统的低速性能,研究了一种基于高频信号注入的转子位置鲁棒观测器,以使位置观测环节具有较强的抗负载扰动能力。在分析扰动转矩可能导致观测器收敛到磁极相反位置问题基础上,针对扰动转矩特性对转子位置鲁棒观测器的结构进行设计。根据阶跃式和斜坡式扰动转矩特性及位置观测误差期望指标,采用极点配置的方法对观测器反馈增益矩阵参数设计进行分析。通过IPMSM无传感器矢量控制系统验证了该转子位置鲁棒观测器的有效性。     

基于扰动转动力矩速度补偿的电液伺服机构

电液伺服机构与负载连接具有很高的刚性,其输出受到负载和惯性变化的影响很大。除了采取速度反馈等补偿方法外,采用观测器重构状态反馈来抑制和减少扰动的影响也是行之有效方法.在迴转形电液伺服机构上,利用观测器来推定和测定负载和惯性变化的扰动量,重构状态反馈等价闭环控制系统.通过实验,对系统的频率特性和阶跃响应曲线的测定和分析,输出速度由负载和惯性变化引起的扰动影响显著被减少,证明了重构状态反馈理论的正确性。     

基于干扰观测器的永磁同步直线电机自适应PID控制

针对永磁同步直线电机精确速度跟踪的问题,提出一种基于干扰观测器的自适应PID控制器。针对基于矢量控制的直线电机模型设计非线性干扰观测器进行干扰观测。同时,基于李雅普诺夫稳定性设计超限补偿控制器以及在线更新的投影自适应律使PID控制律始终跟随反馈控制律。最后通过试验分析结果,证明了该控制策略有更好的动态性能及鲁棒性。     

基于扰动滑模观测器的永磁同步电机矢量控制

分析了一类非线性系统基于扰动的滑模状态观测器设计的基本思想,在此基础上将其应用到永磁同步电机无传感器矢量控制策略下永磁转子速度及位置信息的获取当中.为获取精度较高的状态估计,设计了具有变截止频率特性相位补偿的位置及具有自适应调节率的转速滑模观测器,理论分析表明这类观测器对参数变化具有极强的鲁棒性.仿真结果证明基于空间矢量脉宽调制供电技术的永磁同步电机双闭环无传感器矢量控制系统具有较好的动静态性能.     

Vibration control of flexible arm by multiple observer structure

This paper describes vibration control of a flexible arm by multiple‐observer structure using the accelerations of the arm. In general, a flexible arm has several oscillation modes. In the model of a flexible arm described as a two‐mass resonant system, the reaction torque feedback makes the flexible arm system stable. In the N‐mass resonant system, it is known that the reaction torque feedback makes all oscillation modes, only the reaction torque feedback is not enough to make the system stable. Resonance ratio control with the arm disturbance observer has been proposed. The arm disturbance observer is able to suppress the disturbance applied to the tip, but it is not sufficient for the disturbance applied to other points on the arm. The aim is to make the control system robust to arm inertia variation and disturbance. This paper proposes vibration control of flexible arm by acceleration feedback, and disturbance rejection by multiple‐observer structure using the acceleration of the arm. The validity of the proposed method is shown by simulations and experiments. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 154(2): 68–75, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20175     

光电码盘的仿真模型及电机瞬时速度估计方法的研究

用SIMULINK语言建立起了光电码盘的仿真模型,分析了码盘测速值中包含噪声的原因及其对系统性能的影响,在此基础上提出了一种速度观测器以估计电机的瞬时速度。仿真结果表明以该观测器的输出构成闭环系统能有效地提高系统的性能。     

基于鲁棒非线性控制的无刷直流电机调速系统

设计了一种基于鲁棒非线性控制的无刷直流电机速度伺服系统。控制律中包含线性反馈、非线性反馈和扰动补偿三部分,分别实现快速响应、抑制超调和消除稳态误差的功能,采用一个降阶观测器对系统的不可量测状态和未知常值扰动进行估计。通过Matlab/Simulink进行仿真研究,结果表明所设计的控制系统可以对目标转速进行快速平稳和准确的跟踪,且对负载扰动和系统参数差异具有较好的性能鲁棒性。     

Adaptive neural prescribed performance output feedback control of pure feedback nonlinear systems using disturbance observer

In this study, an adaptive output feedback control with prescribed performance is proposed for unknown pure feedback nonlinear systems with external disturbances and unmeasured states. A novel prescribed performance function is developed and incorporated into an output error transformation to achieve tracking control with prescribed performance. To handle the unknown non-affine nonlinearities and avoid the algebraic loop problem, the radial basis function neural network (RBFNN) is adopted to approximate the unknown non-affine nonlinearities with the help of Butterworth low-pass filter. Based on the output of the RBFNN, the coupled design between sate observer and disturbance observer is presented to estimate the unmeasured states and compounded disturbances. Then, the adaptive output feedback control scheme is proposed for unknown pure feedback nonlinear systems, where a first-order filter is introduced to tackle with the issue of “explosion of complexity” in the traditional back-stepping approach. The boundedness and convergence of the closed-loop system are proved rigorously by utilizing the Lyapunov stability theorem. Finally, simulation studies are worked out to demonstrate the effectiveness of the proposed scheme.     

基于转矩扰动估计的电机反馈线性化控制

根据永磁同步电动机的非线性动态数学模型,采用直接反馈线性化控制方法,实现了永磁同步电动机系统的输入输出线性化.通过此方法设计的速度跟踪控制,在保证整个闭环系统稳定的情况下,提高速度跟踪的快速性.另外在此基础上,采用了负载转矩扰动观测器,减小了负载扰动对速度的影响.仿真表明,反馈线性化控制设计简单,有很好的速度跟踪性能.