永磁交流伺服技术第一讲 永磁同步电动机控制基本原理

永磁交流伺服技术第一讲永磁同步电动机控制基本原理高波，沈靖，王贵（哈尔滨工业大学１５０００１）【编者按】围绕永磁同步电动机（ＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒ简称ＰＭＳＭ）的控制技术展开，对以ＰＭＳＭ为伺服电机的交流伺服系...     

基于网络拓扑方法对PMSM运行的暂态过程仿真

本文首先要根据逆变器和电机的拓扑结构建立永磁同步电动机（ＰＭＳＭ）的仿真模型，并用稀疏矩阵方法对控制ＰＭＳＭ的逆变器进行了仿真，最后给出了ＰＭＳＭ的等脉宽ＰＷＭ控制的仿真曲线。     

永磁交流伺服技术：第三讲 PMSM伺服系统的构成及实现

永磁交流伺服技术第三讲ＰＭＳＭ伺服系统的构成及实现高波，沈靖，王炎，李凤阁（哈尔滨工业大学１５０００１）永磁交流伺服系统是基于矢量解耦原理实现永磁同步电动机（ＰＭＳＭ）伺服控制的，目前在永磁交流伺服系统中通常采用的是电流反馈式解耦控制方式。实现电流反...     

基于Kautz模型的永磁同步电动机调速系统电流预测控制

提出了一种基于Kautz模型的自适应增量式模型预测控制算法,并将该算法应用到基于DSP TMS280F2812的永磁同步电动机数字控制平台上,实现了对永磁同步电动机电流的数字控制。根据数字控制平台的局限性,作者对该算法进行了优化。大量实验证明,提出的模型预测控制算法可以使永磁同步电动机电流控制系统具有较快的响应速度,较为平稳的运行状态,较强的鲁棒性,在电机控制领域具有较高的工程应用价值。     

永磁交流伺服电机的电流相位控制

永磁交流伺服系统是基于矢量解耦原理实现永磁同步电动机（ＰＭＳＭ）伺服控制，本文分析了目前永磁产流伺服系统通常采秀的电流反馈式解耦控制方式，指出其模拟直流伺服系统工程设计方法进行的电流调节器设计在系统结构上存在的原理性误差，并根据矢量定向原理提出永磁交流伺服电机电流相应控制方式，以改善系统的控制性能。     

永磁同步电动机直接转矩控制系统的研究

直接转矩控制是一种高性能的控制方法。本文在分析该方法的基础上,探讨了其在永磁同步电动机（ＰＭＳＭ）控制中的应用,理论分析与仿真表明,当凸极率ｐ〉１时,该控制方法具有较好的应用价值。     

神经网络非线性模型算法控制

将多项式基函数神经网络作为模型算法控制（ＭＡＣ）中的内部模型,以此逼近被控对象的非线性特性,推导出相应的最优控制策略算法,克服了ＭＡＣ不能用于非线性预测控制的缺陷．该方法在被控对象未知或建模困难的情况下能很好地实现对系统的预测控制,具有很强的鲁棒性和自适应性．     

带辅助极永磁起动机设计计算的新方法

带辅助极永磁起动机（ＰＭＳＭＡＰ）电磁关系复杂,目前还滑有准确,实用的分析计算方法,且难以得到最佳的主极,辅助极极弧系数配合,防碍其推广应用。文章首先从计算机辅助设计的角度出发,提出ＰＭＳＭＡＰ分析计算的新方法－磁阻网络法,然后从电磁场逆问题的角度,提出采用全局优化算法－ＴＡＢＵ算法对磁极进行优化,最后用试验结果对计算方法进行考核,证明了所提出方法的正确性和有效性。     

永磁交流伺服技术：第四讲 永磁交流伺服技术应用实践

永磁交流伺服技术──第四讲永磁交流伺服技术应用实践高波，沈靖，王炎（哈尔滨工业大学１５０００１）１永磁交流伺服系统的应用永磁交流伺服系统通过永磁同步电动机（ＰＭＳＭ）与伺服驱动器的有机结合，消除了传统的机械式换向器对伺服系统性能的不利影响，同时由于高...     

串级预测控制在永磁同步电动机调速系统应用

永磁同步电动机的速度受参数变化、负载扰动影响较大,为提高永磁同步电动机控制系统的抗干扰能力和稳定性,提出一种基于预测控制算法的复合控制策略。该控制策略对永磁同步电动机参数依赖较小,由转速状态观测器实现对PMSM速度变化趋势的预测估算,通过预测控制器产生电流控制增量,进而实现对电动机转速的控制。该算法采用分层控制结构,将预测控制和PI控制结合,实现串级预测控制,并进行了仿真分析。仿真结果表明,该算法较传统PI控制器具有更强的抗干扰能力,更快速的响应,更强的鲁棒性,更优的综合性能。     

模型算法控制的交流位置伺服系统

针对传统交流位置伺服系统存在的结构复杂及其系统性能受不确定性影响严重等缺点,综合模型算法控制（MAC）在线实时预测、优化、反馈校正的优点,提出一种用于交流位置伺服系统的MAC控制方案,采用交流位置伺服系统的一阶ARMA模型为预测控制的参数模型,并在此基础上优化、校正,不但有效地实现了系统在各种运行条件下的性能最优,而且控制算法简易,很好地满足了动态较快的电动机实时性要求。对系统的稳定性和鲁棒性进行了分析、论证,表明无论模型如何失配,系统均稳定、无输出静差,鲁棒性强,实验结果进一步证明,在MAC控制下,交流位置伺服系统具有很高的静态精度和良好的动态跟踪性能。     

永磁同步电机磁阻转矩的有效利用及其预测控制系统

对于ρ＞1的PMSM,有效地利用磁阻转矩实现最大转矩／电流控制,改善了外功率因数,提高了电机出力,将IMC应用于PMSM电流环控制,极大地改善了系统性能,且控制器只有一个可调参数,使设计过程简化。综合MAC在线实时预测、优化、反馈校正的优点,将MAC应用于PMSM的速度控制,系统算法简易,性能优良,鲁棒性强,对PMSM模型的精度要求很低,允许模型有较大失配。仿真和实验结果表明,PMSM预测控制系统具有优良的动态、静态特性。     

模糊模型算法控制的永磁同步电动机位置伺服系统

提出一种模糊预测控制算法 ,它兼有模糊控制和预测控制的优点 ,对被控对象的数学模型要求不高 ,能够克服传统控制方法中由于电机参数测量不准而带来的建模困难 ,并且具有较好的鲁棒性和实时性。本文将模糊模型算法控制应用于永磁同步电动机位置伺服系统中。仿真和试验结果表明 ,模糊模型算法控制的永磁同步电机位置伺服系统具有良好的静态和动态性能     

SMPMSM 系统的无模型反步控制

电动汽车永磁同步电机(PMSM)驱动系统的参数不确定性以及逆变器非线性,将引起电机转速鲁棒性降低,导致电动 汽车速度剧烈波动。 为了提升电动汽车永磁同步电机驱动系统的快速响应性能和鲁棒性,提出了基于无模型的自适应反步控 制(MF-ABC)。 根据无模型控制的代数估计方法,建立超局部模型干扰估计器,再基于自适应反步控制框架,组建适合 PMSM 驱动系统高可靠性运行的 MF-ABC 控制。 研究结果表明,所提出的控制器能够观测、估计和消除各种不确定性,包括系统未建 模动态和外部干扰。 MF-ABC 估计出的干扰值可以用来描述干扰和分析误差。 所提出的方案实时的提升算法计算效益,实现 矢量控制的 PMSM 驱动系统 MTPA 模式高性能稳健运行的研究目标。 通过 dSPACE 台架测试,证实提出的 MF-ABC 和传统反 步控制相比实现了 PMSM 抗转矩干扰能力提升 22%,阶跃响应的快速性提升 0. 02 s。 实验结果证明,MF-ABC 具有强抗干扰性 和响应快速性。     

基于精确反馈线性化控制的永磁同步电机低速运行特性研究

针对永磁同步电机(PMSM)低速运行时的速度跟踪精度差,使用输入-输出精确反馈线性化控制,以探索高精度的PMSM低速运行控制特性。为了获取更好的精确控制性能,首先采用微分同胚变换和反馈线性化理论得到PMSM的输入-输出精确反馈线性化的解耦模型,然后基于其解耦模型,实现了PMSM低速运行时的精确控制。仿真和试验结果表明:该方法能够快速跟踪负载转矩和指令速度,具有过冲小、静态误差小、鲁棒性强、控制精确性高等优点。     

灰色预测法PMSM无传感器控制系统

为了满足永磁电机无位置传感器运行对转子位置和速度估算的需要,在分析永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上,提出基于灰色理论的估算新方法,建立了永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统,并在DSP芯片TMS320LF2407A上得到实现.实验结果表明,所提出的控制方法很好地解决了控制过程中转子速度、位置的估计问题,提高了系统的参数鲁棒性,具有很好的静态和动态性能.     

基于三自由度内模控制的永磁同步电机矢量控制方法

针对传统内模控制方法不能兼顾系统跟随性、抗干扰性和鲁棒性的问题,提出了一种基于三自由度内模控制的永磁同步电机矢量控制方法。该方法基于永磁同步电机矢量控制系统,分析了系统实现稳定性和鲁棒性的条件,根据永磁同步电机矢量控制系统的稳定性和鲁棒性条件设计了反馈控制器、反馈滤波器和前馈控制器,从而实现分别对永磁同步电机矢量控制系统的跟随性、抗干扰性和鲁棒性三种性能的优化控制,提升永磁同步电机的控制性能。仿真和实验结果验证了基于三自由度内模控制的永磁同步电机矢量控制方法的正确性和有效性。     

基于遗传算法的永磁同步电机调速系统PID参数优化

在分析永磁同步电机（PMSM）数学模型的基础上,针对传统PID整定方式存在的不足,引入了遗传算法对PMSM调速系统PID参数进行寻优。在迭代计算过程中采取最优保留策略,保证个体最终收敛于全局最优值。为了实现理想的电机转速控制效果,采用误差绝对值时间积分型目标函数,并在其中加入了超调惩罚项。仿真研究的结果表明,经过遗传算法优化后的PMSM控制系统具有超调量小、调节时间短、鲁棒性好的特点,与传统PID控制相比具有较高的动态品质和稳态精度。     

基于遗传算法的永磁同步电机调速系统PID参数优化

在分析永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上,针对传统PID整定方式存在的不足,引入了遗传算法对PMSM调速系统PID参数进行寻优。在迭代计算过程中采取最优保留策略,保证个体最终收敛于全局最优值。为了实现理想的电机转速控制效果,采用误差绝对值时间积分型目标函数,并在其中加入了超调惩罚项。仿真研究的结果表明,经过遗传算法优化后的PMSM控制系统具有超调量小、调节时间短、鲁棒性好的特点,与传统PID控制相比具有较高的动态品质和稳态精度。     

基于实时负载转矩反馈补偿的永磁同步电机变增益PI控制

为了减小负载转矩扰动对永磁同步电机转速的影响,对负载转矩扰动下永磁同步电机(PMSM)伺服系统数学模型的频域特性进行了研究,总结出负载转矩扰动和速度PI控制器参数之间的关系,提出了基于负载转矩反馈补偿的永磁同步电机变增益PI控制方案。变增益PI(VGPI)控制器根据转速信号中特定频率分量的变化,进行控制器增益的实时调节;同时采用FPGA器件设计并实现了基于Kalman滤波器的负载转矩观测器,能够对负载转矩扰动进行实时观测和补偿,提高了永磁同步电机伺服系统对负载转矩扰动的抑制能力。实验结果验证了控制策略的有效性。