直接转矩控制系统的两种速度估计器比较研究

采用全阶磁链闭环观测器以实现直接转矩控制系统定子磁链的准确观测。在此基础上推导了两种速度估计器,并对上述两种速度估计器对比仿真和实验。仿真和实验结果表明:依据模型参考自适应理论设计出的速度估计器比依据李亚普诺夫理论构造的速度估计器辨识速度收敛快,动态性能更好。     

基于直接转矩控制的高性能磁链观测与速度观测

提出了一种高性能的定子磁链和转子磁链的观测方法，并在转子磁链的基础上估算出电机转速，最后将结合磁链观测的速度估计器应用到无速度传感器直接转矩控制系统中。仿真和实验结果表明，这种观测方法能够提高速度的观测精度，增强系统的鲁棒性，并使直接转矩控制系统的低速性能得到较大提高。     

改进定子磁链估计器及其参数选取

在永磁同步电动机直接转矩控制系统中根据电磁转矩和定子磁链误差选择合适的定子电压矢量,因此必须对定子磁链进行估计。针对传统定子磁链计算中存在的受定子电阻和反电动势积分影响等问题,研究了扩展卡尔曼滤波在永磁同步电动机定子磁链估计中的应用。建立了以定子电流,转子速度和转子位置为状态变量的扩展卡尔曼滤波估计器,进而利用永磁同步电动机的电流模型计算定子磁链。同时,在大量仿真实验基础上,总结协方差矩阵参数对系统性能的影响。实验结果表明所提出的算法不仅能准确估计速度、转子位置和定子磁链,并且对电机参数具有很强的鲁棒性。     

基于EKF的感应电动机转速及负载转矩辨识

提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的感应电动机无传感器系统的转速和负载转矩同时估算方法.在矢量控制的基础上,将电机的运动方程作为一个状态方程,把电机负载转矩看作系统的扩展状态量,根据定子侧测最的电压、电流值,由EKF估算出电机转子磁链、转速及负载转矩.仿真结果表明无速度传感器矢量控制系统具有良好的动态控制性能,即使运行在低速情况下,EKF估计器仍然能够准确地估计转子磁链、转速及负载转矩.     

基于MPHFE的PMSM转矩脉动优化控制策略

为了按照选定的谐波次数优化永磁同步电机（PMSM）驱动控制系统的谐波转矩,设计了一种新颖的最少参数谐波磁链估计器（MPHFE）以进行电机谐波磁链的在线估计,从而实现了PMSM转矩脉动优化控制。所提出的MPHFE中无需使用电机电感、电阻和定子电流及导数等参数即可完成谐波磁链的估计,从而无惧参数扰动,具有极强的鲁棒性。MPHFE是通过磁场定向控制器和自适应前馈控制器组合作用将谐波电流强制为零实现的,即可以直接从估计的谐波反电动势中获得谐波磁链,无需其他电机参数参与运算。进一步将估计的磁链与电机谐波转矩综合模型结合使用,以确定消除谐波转矩的注入定子电流值。开展了PMSM不同工况下的测试,实验结果验证了所提出的方法能显著降低PMSM的转矩脉动。     

基于扰动转矩观测器PMSM无位置传感器控制系统

使用控制算法实现永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制是目前电机控制领域研究热点。提出一种基于低速脉冲高频定子磁链注入的PMSM无位置传感器控制系统,并对传统定子磁链估计器进行改进,将高频信号引入低通滤波器中以提高电机低转速运行时定子磁链估计器的精度。针对PMSM中低速运行时无位置传感器控制系统易受转矩脉动影响的情况,采用扰动转矩观测器来抑制扰动转矩产生的电压误差。通过试验来验证所提方案的有效性和可行性。     

一种无速度传感器的直接转矩控制方案

基于以电机定子电流和定子磁链为状态变量的状态方程的推导 ,提出了一种速度自适应磁链观测器 ,实现了定子磁链和转速的估计 ;用在无速度传感器直接转矩控制系统中 ,具有一定的实用价值。     

基于滑模观测器的感应电机无速度传感器直接转矩控制

提出了一种定子磁链滑模观测器,该观测器以定子电流和磁链作为状态变量,利用电流观测误差对定子磁链观测值进行校正,采用李雅普诺夫理论证明了观测器是渐近收敛的。设计了基于定子磁链滑模观测器的感应电机无速度传感器的直接转矩控制系统,将磁链估计值用于对转速进行实时估计。实验结果表明,采用滑模观测器的感应电机无速度传感器直接转矩控制系统,具有转矩动态响应快,转速控制精度高和调速范围宽的特点。     

基于改进磁链观测器的PMSM转子位置估计方法

针对传统永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制系统低速运行磁链观测不精确、转子位置估计存在相位延迟等问题,设计了适用于全速度域的磁链观测器,并利用锁相环(PLL)技术改进了传统转子位置估计方法。提出了基于PI控制器的多模型组合磁链观测器,实现了电阻在线估计和直流偏移补偿;利用锁相环技术设计了基于复变陷波器的转子位置估计结构;最后,通过仿真和实验证明了提出的新型PLL结构能够有效地滤除观测反电势中的谐波成分,提高了转子位置估计精度。     

基于扩展卡尔曼滤波的无速度传感器无刷双馈感应电机直接转矩控制

本文提出了一种基于扩展卡尔曼滤波的无速度传感器无刷双馈感应电机直接转矩控制策略。通过对三相无刷双馈感应电机在转子速度坐标系下的数学模型进行分析,推导出系统的状态方程和观测方程,实现基于扩展卡尔曼滤波算法的转子速度和功率及控制绕组磁链的估计。根据磁链的估计值计算出电磁转矩,并通过对控制绕组磁链进行定向和逆变器开关状态的判定实现无刷双馈感应电机的转矩控制。仿真结果表明,在速度给定阶跃变化、负载突变的情况下,所提控制策略均能实现对转速和磁链的精确估计,系统运行稳定。     

新型磁链观测器在矢量控制系统的应用

本文介绍了一种改进的定子磁链观测方法,并在此基础上设计了转速估算器。磁链观测器和速度估算器结合起来应用于无速度传感器的矢量控制系统。通过Matlab仿真试验,得到转速、转矩、定子电流及其磁链等的仿真波形。仿真结果验证了该控制方法具有较好的动态响应和较强的鲁棒性。     

基于新型磁链观测模型的矢量控制系统研究

在异步电动机数学模型的基础上,介绍了一种改进的定子磁链观测方法,并在此基础上设计了转速估算器.磁链观测器和速度估算器结合起来应用于无速度传感器的矢量控制系统.通过Matlab仿真试验,得到转速、转矩、定子电流及其磁链等的仿真波形.仿真结果验证了该控制方法具有较好的动态响应和较强的鲁棒性.     

感应电机速度和电阻自适应辨识的LMI方法(英文)

该文研究了一种感应电机无速度传感器模型参考自适应系统(model reference adaptive system,MRAS),提出一种新型的基于自适应磁链观测器的常数增益速度辨识方法。首先,运用李亚普诺夫(Lyapunov)稳定性理论设计出自适应磁链观测器及速度估算方法,通过MATLAB中的线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)工具箱求解线性矩阵不等式获得磁链观测器的增益矩阵,保证了此磁链观测器的稳定性,同时也克服了运用极点配置方法带来不稳定区域的问题。该文还研究了基于自适应观测器的电阻辨识问题。基于给出的自适应磁链估计方法,设计了感应电机无速度传感器直接转矩控制系统,并进行了MATLAB仿真和实验,结果表明,提出的无速度传感器速度方法在全速范围内具有很好的动态和静态性能。     

基于DSP的感应电机无速度传感器矢量控制

讨论了一种感应电机(IM)的新型无速度传感器矢量控制系统,重点阐述了基于PI自适应法的模型参考自适应转子磁通和速度观测器。其中,磁场估算器是一个由电机的开环电流模型和电压模型组成的全阶转子自适应磁场观测器,速度观测器的稳定性由Popov原理提供保证。在实际应用中,构造了一个直接转子磁场定向无速度传感器IM矢量控制系统,给出了基于TMS320F240型DSP芯片实现的数字化系统。实验结果表明,该系统具有良好的转矩转速特性,也验证了所提出的磁场和速度估计算法的正确性。     

基于PI自适应法的无速度传感器异步电动机矢量控制系统

本文结合一种具有较好观测精度和鲁棒性的PI自适应法速度观测器和一种改进的电压模型磁通观测器 ,构造一个无速度传感器的转子磁通定向异步电动机矢量控制系统 ,最后介绍了该系统的全数字化实现。仿真和实验结果证明该系统具有很好的转矩、转速特性和鲁棒性。     

Speed-sensorless direct torque control of induction motors using anadaptive flux observer

This paper presents a new sensorless induction motor drive. The drive uses an adaptive flux observer for speed estimation and the discrete-time direct torque control technique for torque and stator flux control. The adaptive flux observer uses a mechanical model to improve the behavior during speed transients. The estimated stator flux of the adaptive observer is used in the discrete-time direct torque control method to provide fast torque response combined with torque-ripple-free operation over the whole speed range. The sensorless drive system is capable of working from very low speed to high speed and exhibits good dynamic and steady-state performance. The steady-state and dynamic performance of the proposed sensorless drive using simulation and experimental results are demonstrated     

基于龙伯格观测器的BLDC滑模控制系统仿真研究

针对无刷直流电机（BLDC）负载频繁改变导致电机调速性能差的问题,提出了一种基于负载转矩观测器的速度滑模控制方法。速度环采用滑模变结构控制方法,基于改进指数趋近律设计了速度滑模控制器;同时为了减小负载转矩扰动对电机运行状态的影响,基于龙伯格观测器设计了负载转矩观测器,通过观测器来估计实际的负载转矩并将观测器的输出前馈给速度滑模控制器来抵消负载转矩扰动的影响。为了验证提出方案的有效性,在MATLAB/Simulink仿真环境上搭建了仿真模型并进行了仿真分析,仿真结果表明基于负载转矩观测器和速度滑模控制器的无刷直流电机系统有着优异的性能,与传统PI控制相比,抗扰能力强、恢复时间短、转速响应快,证明了提出方案的有效性。     

Robust speed control method for dc servomotors using adaptive gain law

The speed control ability of dc servomotors is affected by parameter variations and disturbance torque. In this paper, a robust speed control method for dc servomotors with a disturbance torque observer and a feedback controller is proposed. The disturbance torque observer is used for the compensation of parameter variations and disturbance. The feedback gain is adjusted in the aspect of stability by an adaptive gain law based on Lyapunov's direct method and is used to restrain the influence of estimation error for the disturbance observer. A robust current control scheme for a voltage source PWM inverter with disturbance observer is also presented, since current control ability affects the control performance of dc servomotors. The validity of this control scheme is verified by numerical simulations and experiments. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 126(3): 30–40, 1999     

一种无速度传感器感应电机鲁棒滑模控制策略

设计了一种在同步旋转坐标系下的无速度传感器感应电机滑模速度和磁通控制方案,并设计了一种收敛速率可调的闭环滑模磁通观测器。Lyapunov稳定性理论推导和仿真结果均证明了该控制策略和磁通观测器对参数摄动和不确定因素有很强的鲁棒性。为了削弱变结构控制中的抖振现象,采用饱和函数来代替符号函数。在转速观测器中加入在线估计负载转矩环节,使得转速观测器对负载转矩变化具有良好的鲁棒性。在电机参数和负载发生剧烈变化的情况下,分别利用该控制策略和精确反馈线性化控制方法进行了对比仿真。仿真结果验证了该控制策略与观测器的有效性。