高性能永磁同步电机位置伺服系统建模与仿真

永磁同步电动机由于其优越的性能而广泛应用于精确的伺服控制系统中,但其绕组相电流和转速具有强耦合性,而且永磁同步电机的模型的不确定性影响了控制器的精度.文中首先建立了基于PID控制器的交流伺服系统,在此基础上又提出了一种基于自抗扰控制器的高性能永磁同步电动机位置控制器,并建立了基于该控制器的永磁同步电动机伺服系统仿真模型.仿真实验证明,与基于PID控制器的交流伺服系统相比较,基于自抗扰控制器的交流伺服系统的优越的跟踪性能和抗扰性能.     

基于非线性自抗扰控制器的PMSM直接转矩控制

针对传统的永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制中转矩脉动和磁链脉动较大及转速超调等问题,研究一种基于非线性自抗扰控制的PMSM直接转矩控制策略.将传统的PI控制器替换成非线性的自抗扰控制器,设计转速环自抗扰控制器.自抗扰控制器中的扩张状态观测器将外部扰动和未知系统的参数的变化进行估计,并通过补偿手段加以控制,提高系统的抗干扰性能.微分跟踪器将给定转速平滑化,使得系统快速跟踪给定的转速信号,提高系统的响应能力.仿真实验验证了该策略的可靠性和有效性.     

基于自抗扰控制的永磁同步电机伺服控制系统

永磁同步电机伺服控制在工业中具有广泛的应用,而目前的控制方法存在控制精度较低、系统开销大、控制结构复杂等问题.论文基于自抗扰控制理论,设计了永磁同步电机伺服控制系统.该控制系统采用双环控制,其中位置环采用自抗扰控制,电流环采用PI控制,并采用Matlab/Simulink仿真分析了不同负载转矩及系统扰动对于控制系统的影...     

永磁同步直线电动机自抗扰控制算法研究

针对永磁同步直线电动机对于外界扰动以及系统参数变化敏感的特点,在传统自抗扰控制技术的基础上,结合前馈和反馈控制,提出一种改进型自抗扰控制算法,利用该算法可有效观测并补偿永磁同步直线电动机速度及位置控制系统中的动态耦合扰动。仿真结果表明,与经典PID控制及传统自抗扰控制算法相比,改进型自抗扰控制算法具有更好的动静态特性。     

一种防盘式对转电机转子失步的控制方法

用于水下航行器对转螺旋桨驱动的盘式对转永磁同步电机由一个定子一套绕组,2个永磁转子构成。需要用一套变频器控制2个转子保持同步,在2个转子上的负载相同或对称变化时,现有文献提出的方法能够控制两转子转速保持同步。然而受水流影响,双转子负载不对称突变时,转子转速下降幅度不相同,由于PI调节慢且有一定静差,容易造成转子失步,电机可控性差。为了提高电机抗不对称负载扰动的能力,用线性自抗扰控制器取代PI调节器,设计了线性电流自抗扰控制器和基于模型补偿的转速线性自抗扰控制器,模型补偿转速线性自抗扰控制器能够提高了系统对扰动的估计速度和精度,从而控制系统对转速调节加快。仿真实验表明,控制方法能够有效地防止对转电机在负载变化不对称的情况下发生转子失步。     

基于负载转矩反馈的永磁同步电机动态面控制

针对永磁同步电机在运行过程中因负载变化,使控制系统性能下降的的问题,提出一种负载转矩反馈的永磁同步电机动态面控制策略.建立了永磁同步电机的数学模型,定义一种新型的状态变量方程,并设计了一种新型动态面滑模控制器,使用一种指数收敛的干扰观测器得到负载转矩反馈量,实现了永磁同步电机的高精度控制.仿真结果表明,新型控制策略可以有效地提高控制系统的控制性能,与线性自抗扰控制策略相比,负载变化时转速波动更小,恢复时间更短.     

永磁同步电动机直接转矩控制的效率优化

针对永磁同步电动机在轻载、高速运行时效率和功率因数下降的问题,提出了一种永磁同步电动机直接转矩控制效率优化策略。该策略通过分析电动机损耗与转矩、转速和定子磁链之间的关系,建立了考虑铁损的永磁同步电动机数学模型,导出了效率最优时的定子磁链幅值;将最优定子磁链计算模块嵌入直接转矩控制系统,构成了效率最优的永磁同步电动机直接转矩控制调速系统。仿真结果表明,该优化策略能有效降低永磁同步电动机功率损耗,提高电动机的运行效率。     

基于滑模控制的PMSM直接转矩控制系统的研究

传统的直接转矩控制采用六区间的圆形磁链控制,转矩脉动大,控制性能较差,而且考虑定子电阻压降的影响时,其区间选择存在缺陷。针对以上问题,文章提出了基于十二电压空间矢量的直接转矩控制策略,建立了永磁同步电动机的十二电压空间矢量直接转矩控制系统,制定了相应的开关原则,并采用滑模变结构控制策略设计速度调节器,取代传统的PI调节器,以增强系统的抗干扰和抗参数摄动的鲁棒性。仿真结果表明,该系统的定子磁链和转矩脉动较小,系统动、静态响应良好。     

永磁同步电动机直接转矩控制的效率优化

针对永磁同步电动机在轻载、高速运行时效率和功率因数下降的问题,提出了一种永磁同步电动机直接转矩控制效率优化策略。该策略通过分析电动机损耗与转矩、转速和定子磁链之间的关系,建立了考虑铁损的永磁同步电动机数学模型,导出了效率最优时的定子磁链幅值;将最优定子磁链计算模块嵌入直接转矩控制系统,构成了效率最优的永磁同步电动机直接转矩控制调速系统。仿真结果表明,该优化策略能有效降低永磁同步电动机功率损耗,提高电动机的运行效率。     

开关磁阻电机自抗扰调速优化控制研究

开关磁阻电机速度控制系统是复杂的非线性时变系统,系统变量之间耦合严重,容易产生转矩脉动和噪声,针对上述问题,提出混沌粒子群优化的自抗扰控制方法;首先,依照速度环的模型特点,设计自抗扰控制器,包括跟踪微分器,扩张观测器,以及非线性状态误差反馈率,使用混沌粒子群算法对控制器进行参数调优,得到自抗扰控制器的参数;混沌自抗扰的输出作为参考转矩输入至直接转矩控制器,然后直接转矩控制器将参考转矩转化为脉冲信号输入到电力电子器件中;最后在仿真平台上对设计的控制系统进行实验,并与传统的PD(比例-微分)控制方案以及常用自抗扰控制方案进行对比。结果显示,对于给定的速度阶跃信号和阶跃扰动,混沌粒子群优化的自抗扰控制方法相比于传统的PID和常用的自抗扰参数表现出更优的动态和静态性能,并且在外部参数和内部参数扰动时,表现出良好的抗干扰能力。     

基于扰动观测器的PMSM同步协调滑模控制

针对在负载扰动情况下多永磁同步电机控制系统出现电机转速不同步的问题,提出了基于扰动观测器的永磁同步电机同步协调滑模控制策略。从单电机高性能控制策略和三电机耦合结构角度出发,首先,在矢量控制基础框架下,设计了基于非线性负载转矩观测器的积分型滑模速度控制器,构成了单电机高性能矢量控制调速系统;其次,提出了一种基于PI速度补偿器的偏差耦合控制结构,相比传统的偏差耦合控制结构能较好地实现在负载扰动下三电机的转速同步协调运行。最后通过仿真验证了方法的有效性。     

Model predictive control of a permanent magnet synchronous motor with experimental validation

This paper develops new results on the use of model predictive control to regulate the speed of a permanent magnet synchronous motor where the design is based on a linearized state-space representation of the nonlinear model that describes the dynamics. The model predictive controller employs integral action, resulting in zero steady-state error and load torque disturbance rejection. Design in the presence of constraints is considered, where a quadratic programming procedure is used to solve the resulting on-line optimization problem during experimental verification by application to an industry-sized motor.     

基于广义预测控制和扩展状态观测器的永磁同步电机控制

在电动汽车等工况复杂的系统中,实现永磁同步电机驱动系统的快响应和强鲁棒性控制历来是研究的重点和难题.预测控制策略可实现快速的动态响应,但依赖电机的数学模型.本文结合广义预测控制理论和扩展状态观测器,提出了一种新型的永磁同步电机转速跟踪控制方法.首先基于连续时间非线性系统的广义预测控制方法,设计了速度跟踪控制器;然后针对外部扰动引起的电机性能下降问题,设计了扩展状态观测器估计系统扰动,通过对扰动量的补偿,提高了鲁棒性;而且控制器参数容易调节.试验结果表明,电机从静止到1000 r/min,与PI控制相比,超调量小,响应速度快.特别是在电机运行过程中外加负载扰动时,转速跌落更小,且更快的恢复到给定值.     

DRNN-ADRC异步电机直接转矩控制系统研究

由于经典PID控制器自身所固有的缺陷,在异步电机直接转矩控制(DTC)调速中不能满足大范围高精度的调速要求.采用自抗扰控制器(ADRC)作为速度调节器,并借助对角递归神经网络(DRNN)进行参数整定,构成了新的异步电机直接转矩控制调速系统.仿真结果表明:对于异步电机直接转矩控制系统,基于对角递归神经网络整定的自抗扰控制...     

Nonlinear predictive controller for a permanent magnet synchronous motor drive

A nonlinear predictive controller (NPC) for a permanent magnet synchronous motor (PMSM) is proposed in this paper. Its objective is high performance tracking of the rotor speed trajectory while maintaining the d-axis component of the armature current at zero. The load torque and the mismatched parameters are considered to be unknown perturbations. To ensure robustness against these perturbations, a disturbance observer is designed using a new gain function, and integrated into the control law. The combination of the nonlinear predictive controller and the disturbance observer works as a nonlinear controller. The overall closed-loop system is proved to be globally asymptotically stable depending on the design parameters. The validity of the proposed controller was tested by simulations. Satisfactory results were obtained with respect to the tracking of the speed trajectory and disturbance rejection.     

永磁同步电机高效非线性模型预测控制

永磁电机控制器要求电机有很强的转速跟踪能力,并且要保证系统参数变化及负荷扰动下系统的鲁棒性. 永磁电机包含很多不确定因素,是强耦合的非线性系统,传统的线性控制器很难对其进行控制. 针对永磁电机的转速控制构造非线性模型预测控制方法. 非线性永磁电机模型通过输入-输出反馈线性化策略解耦成为新的线性系统. 为保证可行解的收敛性,提出一种迭代二次规划方法来处理由输入-输出反馈线性化导致的非线性约束. 仿真结果表明,控制器能有效降低计算负担,具有很好的动态控制性能,能抑制转矩脉动,并保证在参数变化和负荷扰动下控制系统的鲁棒性.     

容错逆变器驱动的PMSM双环预测控制的研究

为了提高三相四开关容错逆变器驱动的永磁同步电机调速系统的性能,提出了调速系统双闭环预测控制策略。在转速环中设计了带扰动补偿的模型预测控制方法,通过离散扰动观测器估计负载扰动并进行前馈补偿,与模型预测速度控制相结合得到[q]轴电流环的期望给定值。在电流环中设计了基于离散滑模的有限控制集模型预测控制方法。通过与传统PI、FCS-MPC方法进行仿真对比,验证了该方法在空载启动、给定转速突变以及存在负载扰动、参数变化时,可使容错逆变器驱动的永磁同步电机调速系统具有更好的动态响应能力和鲁棒性。     

基于混合滑模控制器和反正切观测器的SPMSM直接转矩控制

针对基于传统PI控制的表贴式永磁同步电机(SPMSM)直接转矩控制系统抖振和相位延迟等问题,在转速环节设计新型趋近律,采用模糊自适应方法,实现趋近律参数的动态调节,并通过Lyapunov方法证明稳定性.利用super-twisting滑模策略生成参考电压矢量,完成混合滑模控制器的设计,建立基于反正切函数的滑模观测器,并对转子位置进行合理补偿.仿真实验表明,与PI控制、基于指数趋近律的滑模控制器相比,所设计的控制器在电机空载起动和外加干扰情况下均能有效提高系统响应,显著降低抖振,与其他模型参考自适应观测器相比,所设计观测器能有效减小相位延迟,转子位置辨识结果更准确.