基于自抗扰控制器的无刷直流电机控制系统

自抗扰控制器(ADRC)是在继承经典PID不依赖于对象模型优点的基础上，通过改进经典PID固有缺陷而形成的新型控制器，性能优良并且算法简单。无刷直流电机作为一个非线性系统，采用经典PID控制难以得到满意的控制效果。为了提高控制系统的动态性能和鲁棒性，文中给出了无刷直流电机的自抗扰控制方案。该控制方案不需要精确电机参数就可以实现干扰补偿，控制器的设计也不需要建立电机的精确数学模型。自抗扰控制器利用其内部的扩张状态观测器可以估计出系统的内外扰动，据此将电机等效为由两个非线性系统构成的串联对象，然后设计两个一阶自抗扰控制器实现对电机的内外环控制，内环控制电流，外环控制转速。实验结果表明，自抗扰控制器对电机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的适应性和鲁棒性，控制系统具有优良的动态性能。     

自抗扰控制器在无刷直流电机控制系统中的应用

为提高控制系统的动态性能和鲁棒性,设计了无刷直流电机的自抗扰控制方案。利用其内部的扩张状态观测器可以估计系统的内外扰动,据此将电机等效为由两个非线性系统构成的串联对象,然后设计两个一阶自抗扰控制器实现对电机的内外环控制。实验结果表明,控制系统具有优良的动态性能。     

自抗扰控制器在无刷直流电机控制系统的应用

研究了自抗扰控制器在无刷直流电机控制系统中的应用,给出了基于自抗扰控制器的基本设计方法,并利用M atlab软件对基于自抗扰控制器的无刷直流电机控制系统进行了仿真。仿真试验表明,与传统的PID控制相比,利用该控制方法可以获得更好的系统动态性能及较强的适应性和鲁棒性。     

基于模糊自适应ADRC的无刷直流电机电流控制

针对传统PID控制下无刷直流电机电流脉动较大,转矩脉动显著的问题,在研究电机数学模型和自抗扰控制器原理基础上,提出一种基于模糊自适应ADRC的无刷直流电机电流控制器.采用模糊推理方法对ADRC参数在线自整定,将电机电流脉动等视为系统的未知干扰,利用该文设计的控制器以改善馈电电流波形,抑制电机转矩脉动.实验结果验证了所提出控制方案的有效性,是一种新型的无刷直流电机电流控制方式.     

无刷直流电机自抗扰控制系统建模和仿真

无刷直流电机是一个多变量、强耦合的非线性系统,经典PID控制器难以满足控制系统的性能要求。文中根据无刷直流电机的特点,提出了基于自抗扰控制器的无刷直流电机控制系统,建立了控制系统的仿真模型,并进行了仿真研究。结果表明,自抗扰控制器对无刷直流电机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的适应性和鲁棒性,能较好地满足控制系统的动态性能要求,不失为实际工程中一种较好的控制方案。     

基于数字信号控制器的无刷直流电机控制器

无刷直流电机的良好特性与其控制器的性能密切相关。介绍基于Microchip公司的数字信号控制器(DSC)dsPIC30F2010设计的300V无刷直流电机的控制器,阐述了利用这种DSC控制无刷直流电机的原理,详细介绍了该控制器的硬件结构与软件流程。实验结果证明了该控制器的可行性。     

一种新型无刷直流电机全数字化控制器设计与仿真

介绍了以DSP芯片TMS320LF2407A为核心的无刷直流电机全数字化控制器的设计与仿真,主要包括控制系统原理、硬件部分的主要构成、电机控制的策略,软件设计及仿真结果。系统采用电流、速度双闭环控制,电流、速度的调节采用PI调节,转子磁极位置通过霍尔元件检测。经仿真、实验表明,该系统具有快速响应能力和较好的精度,能减小转矩脉动,控制可靠。     

无刷直流电机的自适应Fuzzy-PI控制器的仿真

提出了一种无刷直流电机的Fuzzy-PI转速调节器的设计方法。在无刷直流电机的高性能速度跟踪中,若仅采用传统的PI调节器,则难以克服系统超调和短时振荡问题。采用复合Fuzzy—PI的控制方法,并且采用自适应的权值修正方法来修正Fuzzy回路与PI回路的连接权值。最后,在Matlab与Simulink下进行了仿真,结果表明,运用这种设计方法很好地抑制了超调和振荡。     

永磁无刷直流电机转矩波动的自抗扰控制

自抗扰控制器(ADRC)是在继承经典PID不依赖于对象模型优点的基础上,通过改进经典PID固有缺陷而形成的新型控制器,性能优良且算法简单。在分析永磁无刷直流电机转矩波动研究现状的基础上,根据其自身特点以及自抗扰控制器的设计原则,提出了基于自抗扰控制器的永磁无刷直流电机转矩波动抑制方法。将电机等效为由2个非线性系统构成的串联对象,设计了2个一阶自抗扰控制器实现对电机的内外环控制,即外环控制转速并给出内环转矩参照值,内环控制转矩以抑制转矩波动,其实质是改善馈电电流波形。内环转矩子系统采用3个相同的扩张状态观测器(ESO)对三相转矩分别进行观测,进而得到电磁转矩估计值及转矩子系统的实时作用值,据此构造以逆变器直流侧电压为控制输入的转矩子系统一阶自抗扰控制器。实验结果表明,该控制方案不仅能够明显抑制电机运行中的转矩波动,而且电机具有良好的动态响应性能,控制系统具有较强的适应性和鲁棒性。     

无刷直流电机小脑模型网络与PID复合控制

为提高无刷直流电机调速驱动系统的性能,提出了无刷直流电机的小脑模型神经网络与PID复合控制策略。介绍了小脑模型神经网络的原理,给出了复合控制器的结构框图及适于数字控制的算法离散化过程,并对控制系统在转速指令和负载转矩变化时的性能进行了仿真和实验验证。结果表明,所提出的智能控制策略在减小转速超调的同时保证了响应速度,能快速平稳的跟踪给定指令,有效的抑制了负载扰动的影响,动、静态性能均优于PID控制。     

一种新型无刷直流电机转子位置检测方法

提出一种新的基于假中性点电压交流分量积分过零点的转子位置检测方法。通过对假中性点电压信号特性的分析,提出假中性点电压交流分量积分过零点对应电机换相时刻。该方法低速检测范围更宽,实现简单,不要求无刷直流电机具有理想的梯形波磁场,在直流母线电压低的中小功率应用场合尤其具有技术优势。实验验证了方法的有效性。     

Torque ripple improvement for brushless DC miniature motors

An analytical investigation of the brushless DC miniature motor with permanent magnets is presented. Fundamental equations are derived, and the torque ripple is evaluated by utilizing the performance index, which is defined to be in proportion to the peak-to-peak pulsation of the motor velocity. The torque ripple arising from the flux distributions in a magnet is investigated, and the optimal distribution to minimize the torque ripple is presented. In order to develop a practical method of reducing the torque ripple, the overlapping method and the pulse-width modulation method are used, and the optimal values of the parameters are discussed     

一种特殊直流无刷电机的驱动及调速系统

给出了一种特殊的无刷直流电动机的驱动及调速电路的解决方案 ,该电机主要用作定位系统的陀螺仪 ,由于对速度的稳定性要求较高 ,因此需要稳速电路 ,驱动电路主要用于快速起动。     

无刷直流电机PWM_ON_PWM调制方式转矩特性研究

转矩脉动是影响无刷直流电机性能的重要因素。对PWM_ON_PWM调制方式换相区间与非换相区间转矩脉动进行计算与分析,并与其它经常使用的四种调制方式进行对比,以寻求低转矩脉动的最佳PWM调制策略。在换相区间,推导了转矩脉动的解析表达式,绘制了转矩脉动随占空比D的变化曲线,提出根据不同转速采用不同调制方式的控制方法。在非换相区间,分析了关断相续流和非导通相续流产生的条件,总结了不同PWM调制方式非换相转矩脉动的规律,论述了采用PWM_ON_PWM调制方式对非换相转矩脉动的影响。最后对一台10k W无刷直流电机转矩脉动进行测试,验证了所提结论的正确性。     

无刷直流电机的单片机监控系统的研制

分析了无刷直流电机的控制原理,详细介绍了其监控系统的硬件组成和软件设计。     

An approach to position sensorless drive for brushless DC motors

The authors describe a brushless DC motor without a position sensor. Variable speed is achieved by adjusting the average motor voltage, just like chopper control of DC motors. The position sensorless drive proposed is based on detection of the conducting interval of free-wheeling diodes connected in antiparallel with power transistors. This approach makes it possible to detect the rotor position over a wide speed range, especially at a lower speed. Experimental results obtained from a prototype brushless DC motor of 300 W rating are shown to confirm the validity of the sensorless drive from 45 to 2300 r/min. A starting procedure of the motor is also discussed because it is impossible to detect the rotor position at standstill     

一种电动自行车用无位置传感器无刷直流电机转子位置检测方法

本文提出了一种用于电动自行车的无位置传感器无刷直流电机转子位置信号的检测方法.本文所有测量电压的参考电位为电源的负母线.高速下通过比较电机的交流虚拟中点与直流虚拟中点,得到反电势的过零点;低速下将电机的交流虚拟中点电压与负母线电位进行比较,得到反电势的过零点.再将反电势的过零点延迟30°电角度即可获得无刷直流电机绕组换相所需要的转子位置信号.该方法具有扩展速度范围的优点.由于不必对检测信号进行滤波,不但省去了滤波电路,同时消除了滤波电路带来的相移问题.文中对该检测方法的原理进行了详细介绍,并通过实验验证了该方法的有效性.     

A novel technique for a DC brushless motor without position sensors

A dc brushless motor is a kind of synchronous motor driven by an inverter and requires sensors to detect the rotor position. As one of the methods, the induced voltages of a brushless motor have been utilized in practice. However, there are some problems in this method, e.g., the motor can obtain insufficient torque due to the low induced voltages in a low-speed range. This paper proposes a new method which controls the inverter angular frequency ω₁ by using inherent characteristics wherein the torque current i_r is almost proportional to the internal phase angle φ where the primary flux of a synchronous motor is controlled to be constant. If the parameters of a motor are given exactly, the speed regulation is quite small and the transient characteristics with high response and high starting torque are obtained. Furthermore, it is possible to operate a synchronous motor in the field-weakening range. Here, the principle of the control method and the performance characteristics of a dc brushless motor having no position sensors are discussed. The simulation and the experimental results of the tested machine show that the proposed method is very useful for practical applications.