基于改进金枪鱼群算法PMSM自抗扰控制

针对传统永磁同步电机(PMSM)调速系统在受到外部环境干扰、参数易变等不确定性因素的影响下系统鲁棒性变差的问题,提出一种基于改进金枪鱼群优化(ITSO)算法的PMSM自抗扰控制(ADRC)策略。首先,针对ADRC中fal函数在拐点处不平滑的问题,提出了一种改进fal函数,减小了系统的高频抖振。其次,由于ADRC中参数多且不易整定,利用ITSO算法对参数进行寻优整定。为了避免电流环在采用比例积分(PI)控制时电流控制存在抗负载能力差、响应速度慢等问题,将降低电感权值后的改进型无差拍预测控制应用到电流环。最后,进行仿真和半实物实验验证,结果表明所提控制策略具有良好的系统响应和控制精度,明显提高了系统的鲁棒性。     

永磁同步电机直接驱动柔性负载控制方法

针对太阳能帆板驱动系统中,由于步进电机的步进运动与帆板自身的柔性相互耦合而产生的谐振问题,提出使用永磁同步电机(PMSM)直接驱动柔性负载的方法。根据Lagrange原理,得到柔性负载动力学模型,并与PMSM数学模型结合,得到PMSM驱动柔性负载系统的数学模型。采用双闭环矢量控制策略对PMSM驱动柔性负载系统进行控制,得到此时电流环及转速环开环传递函数。通过与传统PMSM驱动刚性负载系统对比,分析负载柔性对电流环和转速环控制特性的影响。在此基础上,分别使用极点配置方法和传统PI调节器参数确定方法,对控制器中PI调节器参数进行了整定。仿真和实验结果验证了上述分析及参数整定方法的有效性。     

基于ILC算法的PMSM模型参考自适应矢量控制

永磁同步电机(PMSM)在工业控制领域应用广泛,但由于PMSM转速转矩脉动大的缘故,仍很难应用于高精度运动控制领域。考虑到机械速度传感器的稳定性及系统成本问题,采用模型参考自适应系统(MRAS)控制估计电机转速,在PMSM矢量控制MRAS基础上,结合传统比例积分(PI)控制,在速度调节环上引入一种新颖的闭环PI型迭代学习控制(ILC)算法。通过ILC算法不断学习调节电机实际转速与给定转速的差值,达到对电机q轴给定电流的在线补偿,从而抑制电机运行时的周期性转速脉动,同时可提高转速跟踪精度。结果表明,引入ILC算法后,电机转速转矩脉动均得到了有效削弱,转速跟踪精度也得到了大大的提高。     

基于模糊PI双环PMSM转矩脉动抑制研究

针对单转速环PI参数自整定控制的PMSM系统在负载突变情况下转矩脉动较大的问题,提出了一种转速环、电流环同时采用模糊PI参数自整定控制的方法。首先选取控制精度高、适用于转速环、电流环参数摄动范围的论域及量化、比例因子,然后制定计算量小、灵敏度高的隶属度函数和保证响应速度、限制超调的模糊规则,再建立转速环、电流环同时采用参数自整定模糊PI调节器的双闭环PMSM系统,能在转速超调量小、恢复时间短的同时,通过模糊控制实时在线调整电流环PI参数,减小电流波动从而抑制电磁转矩波动。仿真结果表明此方法下系统在负载突变时转矩的波动得到了明显抑制,增强了系统的抗干扰性和鲁棒性。     

内置式永磁同步电动机弱磁调速优化控制

从永磁同步电机(PMSM)的矢量控制出发,提出了一种PMSM弱磁优化控制方法。内置式永磁同步电机(IPMSM)相对表贴式永磁同步电机弱磁能力强,调速范围宽,以IPMSM为对象,对弱磁调速进行了仿真与优化。PMSM在基速以下采用最大转矩电流比的恒转矩控制,减小了电机损耗,提高了逆变器的效率,在基速以上采用恒功率调速。直轴电流去磁调速结合交轴电流去磁调速的弱磁控制方式,提高了PMSM的功率因数,扩展了调速范围。针对弱磁环节转速的波动问题,在传统PI控制上做出改进,提出了模糊自整定PI的控制方式,提高了PMSM弱磁调速的性能。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证了该控制方法的可行性。     

基于多采样率永磁同步电机模型预测控制

近年来,模型预测控制广泛应用于永磁同步电机(PMSM)控制,针对传统PMSM模型预测控制多是将模型预测控制单独改善速度环或电流环,结构复杂且电机整体改善效果受到制约的问题,设计了一种PMSM单环模型预测控制方法;针对单环模型预测控制在单采样率模式下,速度环与电流环采样频率、控制量更新频率采用相同适合速度环低采样频率,造成速度、电流、输出转矩波动的问题,结合多采样率理论进行改善。通过实验验证,设计多采样率的单环PMSM模型预测控制能够有效改善速度动态响应效果,同时抑制电流、速度、输出转矩波动。     

船用五相感应电机模型预测电流控制研究

传统五相感应电机矢量控制中包含多个PI参数需整定,且存在电压调制环节而造成控制系统结构复杂。引入模型预测电流控制代替矢量控制以解决该问题。获得预测模型后,在预测电流控制器中对五相逆变器输出的32个电压矢量进行遍历寻优,得到最优电压矢量的开关状态。为解决五相感应电机谐波空间电流影响,在代价函数中使用权重因子对谐波电流项进行调节,实现对谐波电流的抑制,并给出谐波含量与转速及权重因子之间关系。仿真结果表明,应用模型预测电流控制策略的五相感应电机动态响应速度快,在工况切换时依然具有良好的控制效果。     

一种优化的永磁同步电机电流迭代控制算法

针对永磁同步电机(PMSM)损耗受电流影响较大的问题,鲜有文献阐述如何在满足电机转矩需求和调速需求前提下实现电流最优。提出了一种优化的PMSM电流迭代控制算法。通过该算法在给定转矩和转速下进行最优目标工作点的选取,对非线性的特性曲线运用迭代法进行数值求解,计算量较小且能求取出最优的定子电流。同时与设计的模型预测控制器(MPC)相结合,优化PMSM的电流预测值和控制实际输出值。仿真和实验结果表明,该优化的PMSM电流迭代控制算法相比传统方式能进一步减小电机损耗,并且提高电流控制的稳定性和精确性。     

一种新型滑模观测器的PMSM无传感器预测控制

为了提高永磁同步电机(PMSM)无位置传感器位置检测精度,提出了一种新型滑模观测器(SMO)的无位置传感器有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)方法,用于表贴式PMSM驱动采用FCS-MPC策略解决传统矢量控制无法满足系统快速响应的问题,并能有效地避免比例积分(PI)控制器的整定困难。利用增强的正交锁相环(eQPLL)从SMO的估计反电动势获得PMSM的转子位置角和转速,并将估计出的转子位置角和转速反馈到模型预测控制(MPC)模块,实现无位置传感器控制,增强了控制器的鲁棒性实验结果表明所提控制方法在无位置传感器位置和转速检测精度的提高上是可行的。     

车用永磁同步电机FCS-MPC方法研究

有限集模型预测控制(FCS-MPC)方法可克服传统车用永磁同步电机(PMSM)矢量控制比例积分(PI)参数整定繁琐的缺点。选择较小的控制周期以获取良好的控制效果,易引起高开关频率问题,为此,提出PMSM的FCS-MPC方法,基于历史开关矢量,从解序列中遍历出下一时刻开关矢量的最优解,优化了开关频率;对矢量开关集进行精简;采用最大转矩电流比(MTPA)控制,电流预测误差对电流参考值反馈校正。仿真和试验表明,FCS-MPC降低了逆变器开关频率并优化其分布;系统对负载的响应迅速,可准确跟踪转矩需求且转矩波动小。     

永磁同步电机调速系统自抗扰控制器的设计北大核心

将自抗扰控制器(ADRC)运用到永磁同步电机(PMSM)调速系统控制中。电流环采用一阶非线性自抗扰控制器(NLADRC)抵消电流环反电势的影响,减小电流跟踪误差和相电流总谐波畸变(THD);转速环采用一阶线性自抗扰控制器(LADRC)对负载转矩和黏滞摩擦进行补偿,提高系统转速稳定性;最后利用基于带宽的参数整定公式整定控制器参数。仿真和实验结果表明系统具有良好的转速稳定及抗负载扰动能力,验证了控制器设计的有效性。     

自适应PSO-LADRC的永磁同步电机转速控制

为提升永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor,PMSM）伺服系统的动态响应与抗扰动能力,提出一种基于自适应粒子群（APSO）的双闭环线性自抗扰控制（APSO-LADRC）策略。首先,通过分析PMSM转速与电流运动模型,构建级联形式的转速环、电流环LADRC控制器;其次,针对PSO易陷于局部寻优的缺陷,引入进化速度与聚合度因子构造惯性权值自适应律,从而实现粒子群迭代过程中惯性权重的动态调整以获得更优的寻优效果;最后,选取ITAE指标作为优化目标与约束条件,并以此实现双闭环LADRC控制参数的自主寻优。开展的系列仿真结果均表明,该方法能够有效提升PMSM伺服系统的控制品质,并解决人工参数整定困难的问题。     

永磁同步电机调速系统自抗扰控制器的设计

将自抗扰控制器(ADRC)运用到永磁同步电机(PMSM)调速系统控制中。电流环采用一阶非线性自抗扰控制器(NLADRC)抵消电流环反电势的影响,减小电流跟踪误差和相电流总谐波畸变(THD);转速环采用一阶线性自抗扰控制器(LADRC)对负载转矩和黏滞摩擦进行补偿,提高系统转速稳定性;最后利用基于带宽的参数整定公式整定控制器参数。仿真和实验结果表明系统具有良好的转速稳定及抗负载扰动能力,验证了控制器设计的有效性。     

永磁同步电机的相关辨识法自整定速度控制

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)驱动在各类伺服系统中得到了广泛应用,对不同的电机和负载,通常其驱动器参数调整要一对一地手动完成,费时费力,且整定结果不够精确。该文提出了一种基于相关辨识的PMSM速度环自整定方法,针对速度环被控对象存在的积分环节导致的不能直接辨识的问题,引入角加速度观测器,通过对电流给定量施加伪随机序列(M序列),采集电流给定量与角加速度响应,并计算其互相关函数,辨识出电流至角加速度的脉冲响应函数序列。根据辨识结果、速度环期望频率特性及电流至角加速度传递函数形式,完成了速度调节器控制参数的整定。最后,在基于DSP的实验平台上,对这种相关辨识速度环整定方法进行了实验研究,证明了该方法的有效性和工程实用性。     

基于遗传算法的永磁同步电机调速系统PID参数优化

在分析永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上,针对传统PID整定方式存在的不足,引入了遗传算法对PMSM调速系统PID参数进行寻优。在迭代计算过程中采取最优保留策略,保证个体最终收敛于全局最优值。为了实现理想的电机转速控制效果,采用误差绝对值时间积分型目标函数,并在其中加入了超调惩罚项。仿真研究的结果表明,经过遗传算法优化后的PMSM控制系统具有超调量小、调节时间短、鲁棒性好的特点,与传统PID控制相比具有较高的动态品质和稳态精度。     

对转永磁同步电机模型预测控制

对转永磁同步电机(Anti-rotary PMSM)在采用矢量控制时,可等效为2个相同的电机串联,在同一个空间坐标系中控制。当负载突变时,两侧转子转速发生变化,由于PI调节速度较慢,两侧转子易发生失步现象,系统将不可控。为解决(Anti-rotary PMSM)的失步问题,选取对转电机在旋转坐标系下的d轴电流增量和q轴电流增量为状态变量,研究了适用于对转电机的模型预测控制,提出了对转电机的模型预测电流控制算法。该控制方法动态响应快,而且可以有效避免超调,具有良好的控制性能。仿真结果表明,模型预测控制比传统的PI调节器动态响应快,可以有效解决对转电机的失步问题。     

无权重系数的永磁电机宽范围预测速度控制

为提高永磁同步电机系统的宽范围调速精度和动态响应性能，并解决预测速度控制中传统价值函数权重系数难以调整的问题，本文提出一种无权重系数的永磁电机系统快速预测速度控制策略，并结合电压矢量优化提出一种新的拓宽调速范围的方法。首先建立PMSM离散化模型，并进行参考电压矢量的预测，之后改进价值函数到电压量纲以省去权重系数，并根据参考电压矢量所在扇区位置进行备选矢量的选择，以缩短计算次数。同时为拓宽PMSM的调速范围，结合电压比较法，并从α-β坐标系电流极限和电压极限角度分析，辅以电压矢量调节时间的修正以实现对电流和电压的限制。最后，通过实验研究证明所提出的控制策略能够满足宽范围调速的动稳态需求，且无需权重系数整定。     

基于改进PSO与广义五阶CKF算法的PMSM无传感器控制

为提高永磁同步电机无传感器控制效果,针对电机转速估计精度及PI参数优化的问题,提出一种基于改进粒子群优化(PSO)的PI参数与广义五阶容积卡尔曼滤波(CKF)算法的PMSM无传感器控制方法.首先,建立了PMSM的离散数学模型,推导了其转速环传递函数,并以此为适应度函数利用基于柯西变异的改进PSO算法来对转速环PI参数进...     

无模型固定时间滑模的PMSM变权预测电流控制

针对传统永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统易受电机参数和负载干扰的问题,提出无模型固定时间滑模速度调节的PMSM变权预测电流控制。首先,基于改进的非线性固定时间快速幂次趋近律设计了无模型固定时间滑模速度控制器,并利用扩张状态观测器(ESO)估计和补偿综合扰动项,从而提高了速度环的快速性和鲁棒性,同时减少了抖振。然后,为了综合解决传统的电流环无差拍预测控制电流跟随性与鲁棒性问题,设计了一种无差拍预测电流与滑模预测电流变权复合式电流控制器,有效地保持了电流快速跟随,并增强了电流环的鲁棒性。最后,仿真和半实物实验结果表明了所提控制策略的有效性。     

基于有限集电流预测控制的永磁同步电机转矩脉动抑制

永磁同步电机(PMSM)磁场定向控制策略鲁棒性差、动态响应速度慢,一般需要复杂的PID参数整定方法,并且很难在较大的速度范围内通过固定的一组PI参数获得较优的静动态性能。为了解决上述难题,提出一种有限控制集电流预测策略用于PMSM的电流环控制,该方法直接处理离散开关状态集合而无需复杂的空间矢量调制过程,利用快速转矩响应通过电流偏差构造价值函数对电机负载切换时转矩脉动进行优化。对控制延时进行补偿减小电流谐波畸变降低稳态转矩脉动。仿真结果表明:与传统的磁场定向控制方法相比,所提方法具有更好的静动态性能,且在低速、高速时该方法均可以有效的减小定子电流波动,抑制了电机的转矩脉动。