带电阻在线辨识的改进型永磁同步电机滑模观测方法

针对永磁同步电机定子电阻的不确定性及传统滑模观测存在的固有抖振问题,提出一种带电阻在线辨识的无速度传感器改进型滑模观测方法。该方法在传统滑模观测器的基础上,采用可变边界层厚度的Sigmoid函数来取代Sign函数,并结合转速大小动态调整观测器增益;同时引入电阻在线辨识环节,运用李雅普诺夫函数设计了电阻参数在线辨识算法,并用于实时修正滑模观测器参数。仿真和实验结果表明,与传统的滑模观测器相比,该算法能够有效地抑制滑模观测器的抖振现象,转速估计对电阻变化的鲁棒性得到增强,提高了永磁同步电机驱动系统在整个调速范围内的观测精度。     

永磁同步电机转动惯量辨识方法研究

永磁同步电机结构简单、性能优越,在众多领域应用广泛。在伺服控制等高性能电机驱动领域,需对转动惯量进行精确的辨识。基于带遗忘因子的递推最小二乘法,给出了电机转动惯量辨识的实现流程,分析了注入的扰动波形及采样的随机噪声对转动惯量辨识的影响,对正弦波、三角波及方波三种典型扰动注入方式进行了比较与分析,通过对不同扰动波形下辨识效果的量化对比,认为方波注入方式具有更好的辨识效果和收敛速度,并在仿真平台对一台750 W/3000 r/min永磁同步电机进行了验证。     

具有参数自适应功能的永磁同步电机无位置传感器控制

永磁同步电机运行过程中,电机参数在不同工况下会发生变化而影响转子位置的获取,从而影响电机控制系统的效率和性能,因此对电机参数的在线辨识非常必要。提出了基于递推最小二乘法的在线参数辨识无位置传感器控制方法,该方法对定子交轴电感进行在线辨识,并将结果反馈到滑模观测器,同时更新电流控制器参数,实现了电机控制的参数自适应功能。基于永磁同步电机系统的实验结果表明,该控制方法下系统有良好的稳定性和动态性能。     

仅已知单参数的永磁同步电机在线参数辨识

为了能在电机运行过程中得到电机的各项参数,提出遗忘因子最小二乘法在线参数辨识。在实际工况下,表贴式永磁同步电机仅需获取电机永磁磁链即可对电机的电感与电阻进行在线参数辨识。首先建立电机物理模型与矢量控制系统,而后将电机物理模型进行离散变换,将变换后的模型与遗忘因子最小二乘法相结合,从输出的待辨识矩阵中得到突变、渐变的电阻与电感,最后在Matlab/Simulink中进行仿真并搭建实验平台验证算法。仿真得到渐变情况下的辨识电阻与电感的平均误差分别约为1.152%和0.36%。突变情况下的辨识电阻与电感的平均误差分别约为1.23%和0.2334%。实验验证得到的辨识电阻误差为4.05%,辨识电感误差为1.94%。     

一种永磁同步电机无模型超螺旋快速终端滑模控制方法

针对内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor, IPMSM)由于内部参数变化、外部扰动等各种不确定性因素导致控制性能不佳的问题,提出一种无模型超螺旋快速终端滑模控制方法。首先,建立考虑IPMSM不确定性的新型超局部模型,结合超螺旋算法和快速终端切换函数设计无模型超螺旋快速终端滑模控制器,确保系统状态有限时间收敛,并有效减小抖振。其次,设计扩展滑模扰动观测器精准估计超局部模型中的未知部分,并前馈补偿给设计的控制器,进一步提升系统的抗干扰能力和跟踪性能。最后,通过与PI控制和传统无模型滑模控制进行仿真实验对比,验证了该方法具有更快的收敛速度和更强的鲁棒性。     

基于新型滑模扰动观测器的永磁同步电机控制

为了提高永磁同步电机(PMSM)的控制精度与鲁棒性,并减小外界扰动对控制的影响,提出了一种新型趋近律的控制方法,解决了传统趋近律在收敛速度与滑模抖振之间存在冲突的问题。首先,在传统幂次趋近律的基础上提出设计了一种分段式的幂次趋近律,并在第二段幂次项后面添加一项线性项,可以更好地抑制抖振。然后,以负载转矩和转速为状态变量设计了一种滑模扰动观测器,并将观测结果反馈到速度控制环,进一步提高了控制系统鲁棒性。最后,通过仿真试验验证了该理论和方法的有效性与可行性。     

舰船推进系统中永磁同步电机的滑模控制

舰船电力推进系统中的永磁同步电机长期浸泡在海水中,工作环境复杂,诸如温度、湿度、海水冲击等不利因素限制了机械传感器的使用,而对其控制系统又要求动态响应快、鲁棒性强、可靠性高。采用扩展卡尔曼滤波器进行电机位置和速度辨识的成熟方案解决复杂环境对机械传感器的限制问题;针对传统滑模控制存在抖振的问题,设计了一种带有干扰观测器的滑模控制器,运用干扰观测器来观测系统中存在的干扰量,并用此观测值作为前馈量补偿到滑模控制器的输入端,来消除抖振实现对电机的精确控制,最后通过Matlab仿真证明了此种控制系统对参数与负载变化有较强的鲁棒性,动态响应快。     

一种改进的永磁同步电机无传感器滑模控制

基于滑模控制理论,提出了一种改进的滑模观测器算法,根据李亚普诺夫稳定性理论来判定观测器的收敛性条件,通过收敛条件来确定滑模观测器增益,从而实现了永磁同步电机无位置传感器矢量控制.在理论分析基础上,搭建了基于TMS320F28035的永磁同步电机实验平台,验证了该改进滑模观测器无传感器磁场定向控制算法的有效性,具有很好的抗负载扰动能力.     

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。     

永磁同步电机在线多参数辨识方法研究

在永磁同步电机伺服控制系统中,精确的参数辨识对于电机控制与运行状态监视具有重要意义。基于永磁同步电机在d-q轴的动态方程,在矢量控制的基础上,运用带遗忘因子的多新息最小二乘法,精确地完成了电机的在线多参数辨识。辨识过程仅需采集电机输出的电压、电流和转速信号,简单方便。仿真结果表明该方法具有较好的收敛性与鲁棒性。     

基于滑模观测器的永磁同步电动机无位置传感器运行

剖析了永磁同步电动机本身的数学模型,分析了如何设计滑模观测器的方法,搭建了一个永磁同步电动机的系统平台,该平台是基于滑模观测器无传感器的技术基础并用矢量控制来实现,最后对该平台的性能进行试验并分析了实验波形。实验结果表明该系统性能良好,运行稳定,可以满足中小型运动控制系统的需求。     

基于新型积分自适应滑模控制策略的永磁同步电机控制

设计了一种永磁同步电机(PMSM)参数扰动和负载扰动的新型控制策略。通常PMSM控制是通过PI控制设计的,控制效果不佳,因此提出一种新型积分滑模控制(SMC)策略进行转速控制器设计。积分SMC具有较强的抗干扰性,不仅可以抑制控制系统的高频微分扰动,而且可以降低系统稳态误差,使控制更精确。设计趋近律函数对滑模控制器进行优化,使SMC参数自适应调节,提高系统响应速度。考虑到系统参数和负载扰动对控制性能的影响,将自抗扰环节引入SMC,提高了系统的抗扰性。最后通过仿真试验验证了控制系统良好的控制性能。     

基于迭代滑模和扰动观测器的永磁同步电机转速控制

为了提高永磁同步电机（PMSM）控制系统的转速跟踪精度和鲁棒性,抑制其周期性转矩脉动,提出了一种基于积分滑模控制和迭代学习方法的PMSM单环控制策略。控制器采用单环滑模控制策略替代了传统的转速-电流级联控制,简化了控制系统的结构,提高了系统动态响应,通过引入迭代学习控制有效抑制了因电流谐波而导致的转矩脉动,提高了转速稳态控制精度。此外,针对系统存在的外部负载扰动、模型和参数不确定性等,设计了双重扰动观测器估计系统扰动量,提高了系统的鲁棒性。最后,针对所提复合控制策略进行了试验验证。试验结果表明,所提出的控制方法具有良好的动态性能、抗干扰能力和稳态控制精度。     

电动汽车用永磁同步电机宽速域抗干扰滑模控制

针对电动汽车内置式永磁同步电机(IPMSM)的宽速域鲁棒抗扰转速跟踪问题,提出了一种高性能IPMSM非线性控制技术。其中采用最大转矩电流比(MTPA)方案和弱磁方案实现了IPMSM的宽速域运行,并通过泰勒展开对算法进行了化简。考虑消除虚拟控制器的微分噪声,引入二阶滑模微分器对其导数进行了估计,并设计了误差补偿信号。此外,为了提高系统在宽速域运行下的抗干扰能力,设计了一种扰动观测器估计负载转矩,对控制器进行了前馈补偿,并结合积分滑模控制(SMC)增强了系统的鲁棒性。最后,通过李雅普诺夫稳定性判据证明了系统的稳定性。基于FPGA搭建了IPMSM硬件在环(HIL)平台,验证了本文设计的控制器具有优异的抗干扰能力和鲁棒性。     

基于新型变速趋近律的永磁同步电机滑模控制

为了改善永磁同步电机(PMSM)调速系统的动态品质,提出了一种基于变速趋近律方法的PMSM滑模速度控制策略。为了提高传统指数趋近律的收敛速度和消除系统抖阵现象的影响,在传统指数趋近律的基础上提出了一种新型变速趋近律方法,并应用该方法设计了一种PMSM调速系统的滑模速度控制器。通过仿真和试验结果对比分析,证明该算法不仅改善了系统的鲁棒性能,同时改善了系统的动态响应速度。     

永磁同步电机转速快速动态滑模控制

针对永磁同步电机转速控制系统,运用矢量控制技术,并采用快速动态滑模控制方法分别设计了电机的速度和电流控制器,通过李亚普诺夫稳定性理论证明了系统的稳定性。设计控制器时将滑模控制中的不连续项转移到控制量的一阶导数中,从而能有效降低系统抖振;采用快速终端滑模的思想设计了滑模趋近律,从而可使系统快速收敛。结合永磁同步电机驱动的连铸结晶器正弦/非正弦振动控制系统对电机转速为恒值或变角速度的实际要求,对电机速度控制系统进行了仿真。仿真结果表明,电机角速度能快速跟踪给定的恒值或时变角速度信号,控制量的抖振得到了有效抑制,系统对负载扰动具有良好的鲁棒性。     

基于非线性干扰观测器的PMSM自适应反演滑模控制

为了解决永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统中存在的内部参数摄动、负载扰动以及外界不确定性干扰等问题,设计了基于非线性干扰观测器(NDO)的自适应反演滑模控制器。通过NDO对系统存在的扰动进行观测,并将观测结果引入到自适应反演滑模控制器进行补偿。针对引入NDO后的系统,设计自适应反演滑模控制器,对滑模控制器中的切换增益利用自适应律进行调节,削弱系统抖振,提高系统的抗干扰能力和鲁棒性。仿真结果表明,与传统反演滑模控制相比,基于NDO的自适应反演滑模控制器对系统中存在的扰动具有更好的抗干扰能力,该控制器可削弱系统的抖振,从而提高了PMSM位置伺服系统的跟踪精度。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无速度传感器控制

永磁同步电机(PMSM)的高性能控制需要提供转速及转子位置的精确信息。这些信息通常可以通过旋转变压器、光电编码器等机械传感器来测得。但是高性能的机械传感器价格较高,安装困难且难以适应恶劣环境。通过测量电机的电信号,根据获得的电信号和电机自身参数能够计算出转子的位置和电机转速信息。利用电机反电动势与电机转速之间的关系,设计了基于反电动势的滑模观测器来对电机转子位置及电机转速进行估算,从而实现表贴式永磁同步电机的无速度传感器控制。     

基于加权积分型增益的永磁同步电机滑模控制

针对传统滑模控制器(SMC)存在抖振、动静态特性不佳的问题,提出一种基于加权积分型增益的SMC。新型趋近律在传统指数趋近律的基础上引入加权积分型增益,并经过李雅普诺夫定理验证滑模面的可达性。将加权积分型增益SMC与传统、积分型增益SMC进行对比。仿真结果表明,所提加权积分型增益SMC能够改善传统SMC的抖振,减小滑模观测器的估算偏差,并且具有快速性和对外部干扰的不敏感性,证明了所提控制策略的有效性与优越性。