采用自抗扰控制器的高性能异步电机调速系统

矢量控制技术已被广泛地应用于高性能异步电机调速系统中,然而,由于在实时控制中存在严重的外部干扰,参数变化和非线性不确定因素,基于精确电机参数的准确解耦很难实现,并且磁通和转矩的动态性能也受到严重的影响,为了提高调速系统的动态性能,该文提出了一种可以取代经典PID控制器用于异步电机调速的非线性自抗扰控制器。自抗绕控制器由三部分组成;跟踪微分器,扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律,利用扩张状态观测器,自抗绕控制器可以估计出系统状态变量及其广义导数,从而实现异步电机的精确解耦,此外,上述控制录需要精确电机参数就可以实现干扰补偿,这使得自抗绕控制器的设计能够独立于异步电机的精确数字模型。仿真和实验结果表明,相对于经典PID控制器,自抗绕控制器在较宽的调速范围内具有更好的动态性能以及对负载扰动,电机参数变化都具有更好的鲁棒性。     

自抗扰应用于异步电机直接转矩控制系统

在异步电机直接转矩控制调速系统中,为了解决低速、随机干扰、转子电阻变化时控制性能变差的问题,本文提出在异步电机直接转矩控制控制系统的转速环中采用自抗扰控制技术,自抗扰控制器可以对系统的内扰和外扰,进行估计、补偿和控制。异步电机的调速系统的设计就能够不依赖于异步电动机的精确的数学模型,设计了基于自抗扰控制器的调速系统,并建立了其仿真结构图。仿真结果表明:相对于经典的PID控制器,采用自抗扰控制器的系统可以的升高响应速度,且超调量很小,扩展状态器估计出来的转速的精度很高,电机参数摄动对其影响小,鲁棒性好。     

基于非线性自抗扰控制器的异步电机高性能控制

本文将非线性自抗扰控制器应用到异步电机调速系统中，由自抗扰控制器取代经典PID控制器对异步电机进行控制，提出了应用自抗扰控制器的异步电机调速系统的设计方案。通过在一台2.2 kW异步电机上进行突加负载、正反转等实验，自抗扰控制器被证明具有良好的动态性能，并且其对负载扰动、电机参数变化都具有较好的鲁棒性。     

基于自抗扰控制器的异步电机变频调速系统

设计了一种采用优化的自抗扰控制器(ADRC)的异步电机变频调速系统。应用扩张状态观测器的双通道补偿作用,统一观测系统的总扰动并加以补偿,使控制对象被近似线性化和确定性化。实验结果表明,相较于经典PID控制器,采用自抗扰控制的异步电机变频调速系统具有更高的动静态性能以及对负载扰动具有更好的鲁棒性。     

基于自抗扰控制器的无刷直流电机控制系统

自抗扰控制器(ADRC)是在继承经典PID不依赖于对象模型优点的基础上，通过改进经典PID固有缺陷而形成的新型控制器，性能优良并且算法简单。无刷直流电机作为一个非线性系统，采用经典PID控制难以得到满意的控制效果。为了提高控制系统的动态性能和鲁棒性，文中给出了无刷直流电机的自抗扰控制方案。该控制方案不需要精确电机参数就可以实现干扰补偿，控制器的设计也不需要建立电机的精确数学模型。自抗扰控制器利用其内部的扩张状态观测器可以估计出系统的内外扰动，据此将电机等效为由两个非线性系统构成的串联对象，然后设计两个一阶自抗扰控制器实现对电机的内外环控制，内环控制电流，外环控制转速。实验结果表明，自抗扰控制器对电机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的适应性和鲁棒性，控制系统具有优良的动态性能。     

基于自抗扰控制器的无刷直流电动机速度控制

无刷直流电动机作为一个多变量强耦合非线性系统,采用经典PID控制难以得到满意的控制效果.采用自抗扰控制器来提高无刷直流电动机控制系统的动态性能和鲁棒性,自抗扰控制器设计过程中不需要对象模型结构和参数的精确信息.实验比较了PI控制器和自抗扰控制器的控制效果,结果表明自抗扰控制器(ADRC)对外部扰动和电动机参数的变化具有较强的鲁棒性.     

自抗扰技术在异步电机DTC系统中的应用

异步电机调速系统中,传统PI调节器不能满足大范围高精度调速的要求.自抗扰控制器(ADRC)具有对控制对象参数变化不敏感的特性,现采用ADRC作为调节器构成了新型闭环调速系统.仿真结果表明:对于异步电机直接转矩控制系统,基于ADRC的速度调节器对电机不同转速的运行具有较强的适应性,动态性能指标明显优于传统PID控制.     

自抗扰控制器应用于水轮机调速系统的仿真分析

针对水轮机调速系统的特点,提出在水轮机调速系统中引入自抗扰控制的策略。介绍水轮机调速系统的原理,分析自抗扰控制器的特点,搭建带自抗扰控制器的仿真模型,将传统PID仿真结果与带自抗扰控制器的仿真结果进行比对,结果表明自抗扰控制器能有效改善水轮机系统的控制品质,并具有工程实际价值。     

基于自抗扰控制器的级联多电平静态同步补偿器控制系统

级联多电平静态同步补偿器(STATCOM)是强耦合非线性系统，采用传统PID控制和现代控制理论难以得到满意的控制效果。为了提高系统的动态性能和鲁棒性，文中根据自抗扰控制器(ADRC)的原理提出了级联多电平STATCOM的自抗扰控制方案。自抗扰控制器的设计不需要精确的STATCOM参数和数学模型，它内部的扩张状态观测器可以估计出系统内扰(包括模型的不确定项和耦合项)和外扰的实时作用并给予补偿，从而实现无功电流和有功电流的解耦自抗扰控制。仿真和试验结果表明，自抗扰控制器对系统模型的不确定性和外扰具有较强的适应性和鲁棒性，控制系统具有优良的动态性能。     

矩阵式变换器驱动异步电机调速系统的非线性自抗扰控制

相对于传统的脉宽调制(PWM)型变频器,矩阵式变换器驱动异步电机调速系统具有一系列优势,如不需要直流储能元件,高输入功率因数和能量双向流通能力.但是,由于矩阵式变换器的直接变换特性,异步电机系统的调速性能易受到矩阵式变换器输入侧电压扰动的影响.本文将一种具有良好鲁棒性的非线性自抗扰控制器(ADRC)应用于矩阵式变换器驱动异步电机调速系统,设计了控制器的结构和参数,用其代替了传统的比例-积分(PI)调节器.在调速系统中,非线性自抗扰控制器对由外部扰动和模型不确定性引起的内部扰动进行估计和补偿.仿真结果表明,采用上述非线性控制器提高了调速系统在矩阵式变换器输入电压非正常工况下的抗干扰能力,并改善了异步电机的动态调速性能.     

基于模糊神经网络和PI控制的异步电机位置控制系统

提出一种用于异步电机位置控制的模糊神经网络(fuzzy neural network,FNN)控制器.其控制系统采用Sugeno型FNN和比例积分(proportional integrate,PI)控制进行构建.在进行试验测试之前,利用实验数据库和梯度算法对模糊神经网络进行在线训练.利用DS1104型DSP控制卡实现控制算法.利用该控制器对异步电机进行位置控制,在电机施加非线性负载和发生参数扰动的条件下,对控制系统的功能以及鲁棒性进行测试,试验结果表明,该控制系统能够保证电机稳定有效的工作.     

Multimicroprocessor-based robust control of an AC induction servomotor

A multiloop feedback control system supplemented by a complementary controller is used to improve the drive performance of an AC induction servo motor and reduce sensitivity to parameter variations, nonlinear effects, and load disturbances. Based on the principle of field-oriented vector control, a software-based current-decoupled controller has been proposed. A simplified model of the current-decoupled induction motor has been used for the design and simulation of the proposed robust controller. Experimental results based on multimicroprocessor implementation are presented to illustrate improved response and reduced sensitivity     

基于气隙磁场定向的无轴承异步电机非线性解耦控制

无轴承异步电机是一个强耦合的非线性复杂系统 ,实现其电磁转矩和径向悬浮力之间的解耦控制是该电机稳定运行的前提。本文在研究电机磁悬浮机理的基础上 ,利用电枢绕组气隙磁场定向控制来实现两者之间的动态解耦控制。实验证明该控制算法不仅能实现电机稳定的悬浮 ,而且使电机具有良好的调速性能     

基于双曲正切函数的非线性PI控制器及其在感应电动机矢量控制中的应用

提出了一种基于双曲正切函数的非线性PI控制器,将它用于感应电动机矢量控制系统的速度控制.根据模态等效原理,证明了该非线性PI控制器与某种模糊逻辑控制器的近似等效性,但在实现方面却比模糊控制器简单得多,同时克服了模糊控制器固有的高频抖振缺点.仿真和实验结果均证明了该非线性PI速度控制器在感应电动机的矢量控制中具有较好的控制性能.     

电动汽车异步电机变频驱动系统的自抗扰控制

电动汽车异步电机电驱动系统通常采用效率优化策略以节约电能,但效率优化异步电机变频驱动系统存在磁链、负载变化以及电机参数时变等多种不确定因素,对闭环系统的控制器设计提出了较高的要求.为提高电驱动系统的运行性能,设计了效率优化异步电机变频驱动系统的自抗扰控制器,根据在不同负载时电机磁链变化大的特点,给出了自抗扰控制器的参数整定方案.实验结果表明,采用自抗扰控制器的效率优化异步电机变频驱动系统与传统的采用PI调节器的效率优化异步电机变频驱动系统相比,具有更好的抗干扰性能和快速的转速跟踪性能.     

基于合成矢量的双级矩阵变换器驱动感应电机电流控制策略

将双级矩阵变换器(two-stage matrix converter,TSMC)作为感应电机的驱动装置,针对传统矢量控制中感应电机参数变化造成控制系统解耦不充分的问题,提出了基于合成矢量的TSMC驱动感应电机电流控制策略。对TSMC与感应电机合成矢量的数学模型进行推导和合理的简化。利用合成矢量根轨迹法设计出一种基于复数比例–积分控制器的电流闭环控制系统,解决了随着系统频率增加控制系统控制性能大大下降的问题,并降低了常规解耦控制系统对电机参数的依赖性。仿真结果表明:TSMC能提供满足感应电机调速要求的高质量输出电压和电流,所提出的控制策略能有效改善控制系统的动态和稳态性能。     

基于专家控制器的电动汽车感应电机弱磁区优化控制研究

由于感应电机驱动系统采用数字控制器和脉宽调制输出会伴随着数字延迟的问题,加之参数可能存在的扰动,使得传统的间接磁场定向控制方法在感应电机高速弱磁区的控制性能降低。针对此问题,提出了一种基于专家控制器和模糊推理机制的感应电机弱磁区优化控制策略。考虑到传统间接磁场定向控制中电流调节器在弱磁区若没有获得适合的电流参考指令,则可能会产生高频振荡乃至失稳。因此,在传统方法的基础上将转速闭环输出的电流参考先送入到专家控制器,专家控制器基于数据库和模糊推理,对电流参考进行修正,其中模糊推理机制基于简单的高斯函数逻辑实现。最后,构建了感应电机驱动试验平台,开展了电机在弱磁区的高速驱动试验,试验结果验证了新型控制策略的有效性。     

Sensorless induction spindle motor drive using fuzzy neural network speed controller

A sensorless induction spindle motor drive using synchronous PWM and dead-time compensator with fuzzy neural network (FNN) speed controller is proposed in this study for advanced spindle motor applications. First, the operating principles of a new type synchronous PWM technique are described in detail. Then, a speed observer based on the model reference adaptive system (MRAS) theory is adopted to estimate the rotor speed. To increase the accuracy of the estimated speed, the speed estimation algorithm is implemented using a digital signal processor. Moreover, since the control characteristics and motor parameters for high speed operated induction spindle motor drive are time-varying, an FNN speed controller is developed to reduce the influence of parameter uncertainties and external disturbances. In addition, the FNN is trained on-line using a delta adaptation law. Finally, the performance of the proposed sensorless induction spindle motor drive system is demonstrated using some simulation and experimental results.