永磁同步伺服系统低速性能研究

本文简要介绍了永磁同步伺服系统的原理、构成,以及系统电流环速度环的设计,分析了处于低速和高速运行情况下系统的运行状况之间的差别。通过仿真和实验,研究了系统在低速运行情况下的速度跟随、负载扰动响应性能对调节器的不同要求,讨论了系统在低速运行范围内调节器参数的整定,以及借助于负载观测自动补偿负载扰动的方法。通过负载观测器参与系统控制,可以有效解决动态跟随调节和动态抗扰调节之间的矛盾。文章还给出了系统参数调整适当情况下的速度阶跃、负载扰动响应波形。从实验结果来看,借助于合适选择速度调节器参数、并将负载观测值引入系统进行抗扰调节,系统将具有很好的动态跟随和抗扰响应性能。     

基于负载转矩观测器的直驱式永磁同步电机新型速度控制器设计

为减小采用传统PI速度控制器控制时直驱式永磁同步电机转速的超调量,提出了一种新型速度控制器。同时,针对负载转矩和电机参数变化等扰动因素对系统控制性能的影响,设计了负载转矩观测器,并将观测的转矩值转换为负载电流引入到电流调节器的输入端,对新型速度控制器的输出进行补偿。仿真与实验结果表明,所提出的新型速度控制器可有效减小转速的超调量,提高转速的跟踪性能和系统的抗负载扰动能力;设计的负载转矩观测器能够对负载转矩进行准确的观测;采用的负载转矩前馈补偿控制方法进一步提高了系统的抗负载扰动能力,验证了该文所提基于负载转矩观测器的新型速度控制器的正确性和有效性。     

基于负载观测的永磁同步电机非奇异快速终端滑模控制

针对永磁同步电机矢量控制系统易受电机参数变化和负载扰动影响的问题,提出了基于负载观测的非奇异快速终端滑模控制策略。设计了非奇异快速终端滑模速度控制器替代了传统PI调节器,提升了系统鲁棒性,同时引入负载转矩观测器对负载实时观测,并将观测值作为电流前馈补偿,提升了系统抗负载扰动能力。仿真结果表明:与PI控制相比,所提控制策略有更快的响应速度,对负载扰动有较强的鲁棒性。     

调速系统中基于神经网络的干扰观测器设计

本文针对恒电流电力推进系统中电机负载受到干扰时存在的超速问题,提出了应用观测器对负载干扰在控制输入中进行等效补偿的方法。引入神经网络对被控系统进行逆模型辨识,解决了负载干扰观测器的物理实现问题。理论分析表明通过观测器反馈可以对干扰进行完全补偿,仿真结果证明该方法有效地解决了电机负载受扰后的超速故障,保证了系统运行的安全性。     

负载观测器在最优闭环调速系统中的应用

本文介绍一种带负载观测器的最优闭环调速系统。文中对采用负载观测器进行前馈补偿以消除最优闭环系统扰动静差的原理进行了理论分析。提供了负载观测器和前馈补偿装置的设计计算方法。在讨论了系统参数变化对系统性能影响的基础上,提出了参数选择的原则,还提供了带负载观测器的最优闭环调速系统的实验结果。实验表明,采用负载观测器进行前馈补偿的方法,可以满意地消除扰动作用下的静差,使最优闭环调速系统无论在跟随或抗扰性能上都具有优良的品质。     

基于负载转矩观测的矿用牵引电机积分滑模控制

为了改善电机车牵引电机速度控制性能,提高系统抗扰性能和对参数变化的鲁棒性,提出了在控制系统的速度控制器中用积分滑模代替传统PI控制。设计了负载转矩观测器对负载转矩实时观测,将观测值加入到控制中,提高了在负载突变时的速度控制能力。仿真表明,负载转矩观测器能快速、准确地观测负载转矩,带负载观测的滑模转速控制对负载扰动和转子电阻有较强的鲁棒性,有效地抑制了滑模控制的固有抖振。     

基于模型补偿的逆变器交流电压自抗扰控制

三相逆变器系统是一个非线性、强耦合、负载扰动剧烈的系统,传统基于PI调节器的双环控制效果不尽人意。自抗扰控制(ADRC)将上述影响系统控制的不利因素视为总扰动,予以估计和动态补偿,然后施以合适误差反馈律,以获取理想的控制性能。针对三相逆变器交流电压控制问题,考虑到工程实用性,以交流电压及其一阶导数为状态变量设计二阶线性自抗扰控制器,并结合被控对象LC滤波器电感电流可测的特点,引入模型补偿项,以降低扩张状态观测器扰动观测压力,进一步提高自抗扰控制系统的跟踪精度。对传统自抗扰控制、模型补偿自抗扰控制和电压电流双环PI控制进行了对比实验,结果证明了所提策略在跟踪性能及抗扰性能方面的优势。     

基于负载转矩滑模观测的永磁同步电机滑模控制

为了减小负载转矩扰动对永磁同步电机(permanentmagnet synchronous motor,PMSM)控制系统的影响,提高系统抗扰能力,提出一种以转速和负载转矩为观测对象的扩展滑模观测器,以实际转速与观测转速之差构成滑模面,负载转矩观测结果由负载转矩实际值和经过滤波后的抖振信号组成,当滑模运动发生后转矩观测误差渐进收敛到零。设计了基于指数趋近律的PMSM滑模控制(sliding-modevariable structure control,SMC)系统,将观测的负载转矩进行前馈补偿,以克服负载时变对控制性能的影响。实验结果表明,该观测器可准确地观测负载转矩,采用的前馈补偿方案对系统负载扰动有较强的鲁棒性,并且SMC固有抖振现象得到了有效抑制。     

低速大转矩永磁同步电机矢量控制研究

低速大转矩永磁同步电机调速系统在负载频变时存在动态响应慢的问题,本文分析了永磁同步电机数学模型、无传感器控制和自抗扰控制原理后,提出了一种基于滑模观测的自抗扰控制方法,并将其应用于矢量控制中,以提高永磁同步电机的运行性能。与传统滑模观测器相比,该方法的观测器是采用饱和函数sat作为开关函数,并引入锁相环得到转子位置估计值的方法,来减小估计误差。此外,再对滑模观测器的输出值进行动态跟踪与实时补偿来设计出适用于永磁电机的自我补偿型自抗扰控制器,并将该方法应用到永磁同步电机矢量控制系统中。仿真结果表明：采用自抗扰控制器的矢量控制系统具有更好的抗扰动能力和跟踪精度,电机满载启动时无超调,负载转矩突然变化时,系统能快速响应。     

改进自抗扰的永磁同步电机直接转矩控制无传感系统研究

针对永磁同步电机直接转矩控制系统低速时传统电压模型对定子磁链估计不准确的问题,采用自抗扰控制技术中的扩张状态观测器对定子磁链和转速进行估计,提高观测精度并实现直接转矩控制系统的无传感器运行;对自抗扰调节器进行改进,简化调节器的结构并引入模糊控制对调节器参数进行优化,减少待整定参数并实现参数的自动调节。将改进的自抗扰调节器替代PI调节器用于速度调节,以提高系统的抗扰性;采用空间电压矢量调制替代传统的开关表和滞环比较器,使功率器件开关频率恒定,减小系统的磁链和转矩的脉动。仿真结果验证了算法的有效性。     

基于负载观测的永磁电机驱动系统自抗扰控制

针对永磁同步电机(PMSM)的车辆驱动系统在负载变化过程中转速受到较大影响的问题,结合自抗扰控制器(ADRC),采用对负载扰动进行观测并补偿来抑制外部扰动的方法,设计了基于负载观测的二阶ADRC速度控制系统。对负载观测ADRC的控制方程进行了推导,并将负载观测控制量作为速度环的补偿控制输入。同时与未加入负载扰动的ADRC系统作对比研究。仿真与实验结果表明,带有负载观测的ADRC调速系统具有更强的抗扰动能力,提高了PMSM变频调速系统的动态稳定性能和响应能力,证明了带有负载观测的ADRC控制系统能够更好地满足电传动履带车辆的控制系统要求。     

基于负载观测器的永磁同步电机反步法控制

针对永磁同步电动机具有不确定负载的情况,利用反步法设计转速跟踪控制器,来实现转子转速跟踪期望值;并利用负载转矩观测器来实时估计负载转矩,及时调整控制量。理论分析和Matlab仿真结果验证了反步法设计和负载转矩观测器相结合的有效性。     

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。     

永磁同步电机改进滑模观测器矢量控制

针对滑模观测器在永磁同步电机无位置传感器控制系统存在的高抖振、收敛速度较慢、观测精度差等问题,提出一种基于自适应滑模增益的变幂次趋近律的新型滑模观测器,该趋近律在幂次趋近律的基础上,增加由观测转速、磁链和外部输入预期目标电流误差组成的自适应滑模增益变指数项,自适应滑模增益变指数项具有时变的较快收敛速度,有效解决原有趋近律趋近模态时间过长的问题,使用李雅普诺夫稳定判据对系统进行了稳定性分析。通过新型滑模观测器和传统滑模观测器进行对照实验,结果表明,相对比较而言所提出的新型滑模观测器收敛速度更快,高频抖振削弱和带载能力加强,自适应滑模增益能有效控制电流误差幅值,最后观测精度提高了20%以上。     

基于新型趋近律的永磁同步电机滑模速度控制

系统惯性和切换开关的时间滞后造成了滑模控制系统的抖振问题。为了解决该问题,提高永磁同步电机调速系统的动态品质,设计了新型趋近律。趋近律引入了系统状态变量绝对值的反正切函数,减小接近滑模面时的速度。用变边界层饱和函数代替常规的符号函数,使滑模面附近沿滑模面的运动更平滑。负载转矩是滑模速度控制器中的一个扰动项,采用以转矩和转速为观测对象的扩展滑模观测器对负载转矩进行观测,将观测值引进滑模速度控制器进行前馈补偿,进一步提高控制系统的抗扰性。仿真结果表明,改进后的趋近律在减小滑模面趋近时间的同时,有效地削弱了系统的抖振。负载转矩观测器在负载阶跃变化时能够进行准确的跟踪。相较于传统的指数趋近律滑模控制,基于新型趋近律的滑模控制响应速度快、无超调、抗扰性强,能够实现永磁同步电机良好的调速动态品质。     

神经网络在同步电动机负荷扰动控制中的应用

应用神经网络建立负荷观测器,并应用于同步电动机调速系统中.仿真结果证明,神经网络负荷观测器的控制效果明显优于传统PI负荷观测器的控制效果,也表明神经网络负荷观测器控制系统具有很强的自适应和抗干扰能力.     

基于转矩补偿的永磁同步电机自抗扰控制研究

电动汽车永磁同步电动机( PMSM) 驱动系统运行在复杂多变的工况下,存在负载转矩扰动的问题。为减小负载转矩扰动引起的转速脉动,提高电动汽车抗干扰能力,提出了基于转矩前馈补偿的自抗扰控制(ADRC)策略。该控制方法使用自抗扰控制技术设计了速度控制器能实时补偿系统的扰动;并通过设计降维负载观测器来实时观测电机负载转矩变化,并将观测值反馈到电流环中,对负载扰动进行前馈补偿,增加了系统的抗干扰能力,提高了系统的鲁棒性。仿真结果表明,该方法可以增强系统的鲁棒性,提高系统的抗扰动能力。     

A robust sliding mode flux and speed observer for speed sensorless control of an indirect field oriented induction motor drives

In this paper a new sliding mode flux and speed observer is proposed for indirect field oriented induction motor drive system. The error between the actual and observed currents converges to zero, which guarantees the accuracy of the flux observer. The rotor speed and the rotor time constant are estimated based on the estimated stator currents and rotor flux. The estimated rotor time constant is used in slip calculation and observer structures and the estimated speed is used as feedback to the speed regulation. Computer simulation and experimental results of the speed control verify the validity of the proposed speed estimation algorithm. The experimental results show the robustness and performance of the proposed observer structure. Experimental results have been realized without load, with load and with external disturbances.     

基于扰动观测器的PMSM无速度传感器控制

针对负载扰动对电机驱动的影响,提出一种基于扰动观测器的PMSM无速度传感器控制方法。该方法使用自适应扩展状态观测器(AESO)观测电机转速,并设计了电机定子电阻自适应律,实时更新定子电阻值。同时设计了一种自适应积分状态反馈控制器(AISFC),将定子电阻估计值作为控制器输入,实时更新控制器中的电阻值,消除了定子电阻变化对控制器控制精度的影响。仿真结果表明,该控制方法具有良好的控制性能和鲁棒性。