滑模控制永磁同步电动机调速系统

永磁同步电动机(PMSM)是一个多变量、非线性、强耦合的复杂系统,对外界扰动及内部摄动极为敏感,为提高系统鲁棒性,本文引入滑模变结构控制策略(SMC).根据PMSM调速系统的特点,选择一阶滑模面,选用状态反馈SMC控制方式,并将控制输出经一积分器滤波,按该方案设计的SMC控制器表达式和PI控制一样简单.并在同等条件下对这两种控制器下的调速系统分别进行了仿真和实验研究,结果证明文中所设计的SMC控制器能有效地提高系统的动态性和鲁棒性.     

基于改进型ADRC的永磁同步电机转子位置角控制方法

为了实现永磁同步电机(PMSM)转子位置角的快速、精确控制,提出一种基于改进型自抗扰控制技术(ADRC)的新型位置角控制策略。首先设计一个原点周围平滑性和连续性更好的新型非线性函数。基于该非线性函数设计了转子位置角控制系统的改进型扩张状态观测器(ESO)和改进型非线性误差反馈控制律(NLSEF)。改进型ESO用来观测位置角控制系统的内部状态和扩张状态,扩张状态由非线性因素、内部模型不确定性和外部扰动组成。改进型NLSEF用来抑制残余误差,提供最优位置控制律。最后对基于改进型ADRC的PMSM位置角控制系统进行了仿真分析和实验验证,结果表明在PMSM位置角控制中,改进型ADRC比传统控制策略具有更好的抗干扰能力和鲁棒性。     

永磁同步电动机调速系统积分切换增益滑模变结构控制

研究了永磁同步电动机(PMSM)调速系统的滑模控制问题。为了提高PMSM调速系统的动态品质,提出了一种基于积分切换增益的趋近率,设计了滑模控制器,并将这种控制策略应用于PMSM的速度调速器设计中,获得了速度调节滑模控制律。仿真结果表明:与等速趋近律、PI调节器比较,该新型趋近律能有效抑制滑模控制抖振,提高滑模趋近速率;基于该控制策略的PMSM速度调节器能够有效提高系统的动、静态特性与鲁棒性。     

基于扩张状态观测器的无传感永磁同步电机研究

永磁同步电机(PMSM)高性能伺服控制系统中需要对转子位置进行高精度的辨识。设计了一种基于非线性扩张状态观测器(ESO)的PMSM无位置传感器控制方法。仿真结果表明,基于ESO的无位置传感器控制方法能获得准确的转子位置和速度信息,实现了系统的无位置传感器矢量控制。该方法与常用的两种使用滑模观测器(SMO)的无位置传感器控制方法对比,非线性扩张状态观测器不仅对电机参数不敏感,鲁棒性强,而且还具有增益小、无抖振、观测精度高的特性。     

永磁同步电机驱动系统模糊滑模控制研究

永磁同步电动机(PMSM)是一个多变量、非线性、强耦合的复杂系统,对外界扰动及内部摄动极为敏感。为提高系统鲁棒性,本文研究模糊滑模变结构控制策略(FSMC)。在滑模控制(SMC)的基础上,采用模糊推理方法对滑模控制器中的切换系数进行在线调整,在不加剧滑动模态抖动的前提下提高系统的抗扰动能力。仿真和实验结果表明,该控制策略能有效克服外界扰动及内部参数摄动的影响,使系统获得优良的动态、稳态性能和鲁棒性。     

带智能补偿的模糊PID控制在伺服系统中的应用

针对常规PID及模糊PID控制在交流伺服电机伺服系统控制中的不足,提出一种带智能补偿的模糊PID控制策略,并应用于PMSM伺服系统的电流控制当中仿真结果表明,所用控制策略能提高系统的控制精度,使系统响应速度快且具有较强的鲁棒性。     

永磁同步电机变工况下无速度传感器控制

对于永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM),无速度传感器检测转子位置因其系统成本低、可靠性高等优点,逐渐取代了传统的机械位置传感器。针对PMSM在低速运转波动大和高速运转平稳的特点,首先建立两种工况下的数学模型,提出基于旋转高频电压注入和滑模变结构的PMSM无速度传感器控制策略,并分别进行仿真分析。然后建立平均速度控制函数来进行两种控制策略之间的平滑切换,实现PMSM在全速范围内的无传感器调速控制。结果表明,两种PMSM无速度控制算法都能较好地跟踪电机转速,鲁棒性好,能较准确地估算出转子位置,验证了低速工况下基于高频电压注入的无位置传感器选用和高速工况下基于滑模变结构的无速度传感器选用的可行性。     

基于前馈补偿的钻机系统永磁电机预测控制

将永磁同步电机(PMSM)作为石油钻机系统的驱动设备时,针对快速响应和强鲁棒性的控制要求以及复杂工况下的外部扰动问题,提出了基于前馈补偿的石油钻机系统PMSM预测控制策略。在该方法中,对电机转速环采用以电机数学模型为基础的预测控制,以实现PMSM的快速响应和提高鲁棒性,并引入扩展状态观测器进行扰动前馈补偿。仿真结果表明:与电机转速PI控制和动态矩阵控制相比,该控制策略响应速度更快,超调量小,在负载干扰下转速波动小且能更快地恢复至稳定值。     

基于非线性磁路饱和模型的永磁同步电机增益调度电流控制EI北大核心CSCD

随着永磁同步电机(permanent magnet synchronous machine,PMSM)过载能力、功率密度和转矩密度的提高,磁路饱和程度加深且变化剧烈,其非线性限制电流环的动态性能并且降低控制器的鲁棒性。该文提出一种PMSM增益调度电流控制策略,基于以微分电感为参数的非线性磁路饱和模型,设计小信号模型的线性内模控制器,根据电流调度变量插值成非线性控制,非线性耦合的消除保持非线性控制小信号化与线性内模控制的一致性,获得不同形式非线性积分的增益调度电流控制器。采用内模控制维持小信号系统相同的闭环特性,使得该非线性控制也具有相同的线性闭环特性,达到反馈线性化的效果,提高大范围工况的性能。通过仿真和实验验证控制器的有效性。     

带智能补偿的模糊PID控制在伺服系统中的应用

对于常规PID及模糊PID控制在交流伺服电机伺服系统控制中的不足,提出一种带智能补偿的模糊PID控制策略,应用于PMSM伺服系统的电流控制中。仿真结果表明,该控制策略能提高系统的控制精度,使系统响应速度快且具有较强的鲁棒性。     

感应电机非线性反馈补偿控制

针对含有不确定项非线性系统的控制问题，依据Lyapunov理论，提出了具有参数不确定性的一类非线性系统的鲁棒稳定和跟踪控制算法，将系统的数学模型分解为标称子系统和不确定子系统，设计非线性反馈补偿控制律实现预期的控制目标，并将该算法应用到转子磁场定向的感应电机控制中，以解决转子电阻时变且难以测量、不确定性会影响到电机的动态性能问题。通过仿真验证了设计方法的可行性，能够保证即使在转子电阻偏离其标称值时，转子磁链和转子转速具有稳定跟踪性能。     

具有平行不对中故障的非对称柔性发电机转子系统非线性动力学研究

考虑非对称柔性轴系质量不平衡和平行不对中的影响后,主要研究1个发电机转子系统的非线性动力学问题。首先基于转子间不对中的约束关系,推导了在非线性油膜力作用下多跨转子系统的运动微分方程,采用数值方法,重点分析系统的非线性振动特性,例如,系统的轴心轨迹、Poincaré截面和最大Lyapunov指数等。结果表明:在较低转速时,转子的轴心轨迹在较小的范围内作同步振荡;随着转速提高,系统出现分叉和混沌等非线性动力学现象。最后讨论了转子不对中量的变化对系统动力学的影响。     

表贴式永磁同步电机无速传感器驱动

对转子表贴式永磁同步电机(PMSM)提出了无传感器的驱动策略。基于非线性估计方法,准确估计了转子位置与转子速度,即使系统在瞬态下,估计仍然是准确的。由于该估计系统不含永久磁铁建立的磁链,因此无传感器驱动策略对磁链变化具有鲁棒性。实验结果验证了该方案的可行性。     

非线性PID控制器在超导磁储能装置中的应用研究

非线性比例-积分-微分(Nonlinear Proportion-Integral-Differential,NLPID)控制是一种利用非线性跟踪-微分器和非线性组合方法对线性PID控制进行改进的新型控制策略,它具有不依赖于被控系统模型的特点.作者设计了用于电力系统超导磁储能(Superconducting Magnetic Energy Storage,SMES)装置的NLPID控制器,该控制器通过对由跟踪-微分器提取的转子角速度和机端电压的偏差及其微分和积分信号分别进行适当非线性组合,产生用于协调控制SMES和系统之间的有功和无功功率交换的控制信号.仿真结果表明该NLPID控制器具有较好的适应性和鲁棒性,且改善了系统的阻尼特性,提高了系统电压的稳定性.     

混合式步进电动机绕组电感的非线性特性

分析了混合式步进电动机的磁系统，提出了可用两组磁极支路的磁化特性曲线簇来表述一相绕组磁路的特性，在此基础上分析了绕组电感的非线性牧场生，包括本相电流、邻相电流和转子位置的关系。从而得出对绕组电感非线性特性的正确和较完整的理性认识。     

感应型无轴承电机的优化气隙磁场定向控制

由于悬浮力与转矩之间以及水平、垂直悬浮力之间的耦合，动态过程中感应型无轴承电机转子的悬浮将变得不稳定。针对磁悬浮力是定、转子间气隙磁密有源不平衡结果的概念，该文建立了感应型无轴承电机气隙磁场定向控制模型，进行了起动及突加负载大动态过程稳定悬浮的运行仿真。然而负载运行中转子参数变化和铁磁非线性饱和的影响，定向用气隙磁通发生了幅值及相位的变化，破坏了两正交悬浮力间的解耦条件，影响了转子的稳定悬浮性能。对此，该文又提出了一种优化气隙磁场定向控制策略和系统，通过对气隙磁链幅值和相位的实时修正，实现了在气隙磁场定向基础上的动态解耦控制，有效地提高了考虑参数变化及计及饱和时感应型无轴承电机的实际悬浮运行能力，为实际系统的动态解耦控制提供了实施途径。     

State-variable control of shunt FACTS devices using phasor measurements

This paper addresses the problem of state-variable stabilizing control of power system using shunt FACTS devices. This stabilizing control is activated in the transient state of a power system and is supplementary with respect to the main steady-state control of a FACTS device. Stabilizing control laws have been derived for a non-linear multi-machine system model using direct Lyapunov method with the aim to maximize the rate of energy dissipation during power swings and therefore maximization of damping. The proposed control strategy is executed by a non-linear multi-loop controller with rotor angles and speed deviations of synchronous generators used as the input signals. The input signals, obtained from a phasor measurement system, are necessary only from a small area around the controlled shunt FACTS device. Validity of the proposed state-variable control has been confirmed by computer simulation for a small multi-machine test system.     

基于滑模观测器的开关磁阻电动机间接位置检测技术研究

滑模观测器采用分段线性电感模型，同时考虑了磁路饱和的影响，减小了计算量，实现了开关磁阻电动机在线转子位置间接检测。对该方法进行了理论分析。在仿真研究中，考虑到数学模型和实际电动机特性的差异，采用有限元计算结果对开关磁阻电动机的非线性特性进行建模，而滑模观测器采用分段线性电感模型；最后对提出的间接位置检测方法进行了实验验证。仿真和实验结果验证了方法的可行性和鲁棒性。     

基于复杂度分析的电机转子-轴承系统早期故障检测方法

将复杂度分析方法用于转子-轴承系统的早期故障诊断中。同传统的频谱分析方法相比，复杂度分析更适用于非线性、非平稳信号的分析，详细介绍了复杂度的定义及其算法。着重用复杂度分析方法对轴承内圈裂纹早期故障及转子早期碰摩故障的试验数据进行了分析，结果表明系统发生故障时，信号的相对复杂度与正常状态相比均有明显的增加，该方法能够准确地检测出早期故障，并且可以对转子-轴承系统状态进行定量刻画。     

基于逆系统解耦的电磁轴承飞轮转子系统二自由度控制

针对电磁轴承高速飞轮转子系统的振动抑制问题,提出了一种基于逆系统解耦和改进型二自由度控制的方法。首先采用逆系统方法对电磁轴承飞轮转子系统进行解耦,将非线性、强耦合的电磁轴承飞轮转子系统解耦为四个彼此独立的子系统,再用改进型二自由度控制器对解耦后的子系统进行整定,使控制系统的设定值跟踪及外扰抑制特性能够分别调节,并通过速度观测器获取阻尼控制信号,增强系统的抗噪声能力。从理论上分析了所提出控制算法的稳定性、设定值跟踪性能及鲁棒性,并对其性能进行了仿真和实验验证。结果表明,该文提出的控制算法能够使飞轮转子稳定悬浮并有效抑制其振动,具有稳定性好、鲁棒性强、抗噪声能力强等优点。