基于非线性观测器的永磁同步电机无传感器控制

为实现永磁同步电机(PMSM)无传感器控制,设计一种对两相静止坐标系下的PMSM模型进行状态重构的非线性观测器来估计转子位置和速度。设计的非线性观测器中不含转速,可使转速变化对观测器性能基本无影响,从而提高了观测精确度。采用基于积分切换的滑模变结构控制器代替了传统的比例-积分-微分(PID)控制中转速环,增强了电机控制系统对自身某些参数变化和外界扰动的鲁棒性。仿真结果证明,所设计的非线性观测器具有较高的观测精确度,控制系统具有良好的动静态性能。     

基于自适应模糊神经网络的感应电机矢量控制

感应电机在传统PI控制中,参数固定且容易超调。针对该问题,文中研究了一种基于自适应模糊神经网络PI控制与全阶自适应观测器的感应电机矢量控制方案。根据感应电机数学模型建立了全阶自适应观测器的模型,采用Lyapunov稳定性理论对其进行了稳定性分析设计,并推导了转速自适应律。电机速度外环PI由自适应模糊神经网络推理系统在线整定优化,与传统控制方案相比,该方法易于实现,能够有效提高控制精准性,抑制外部扰动,节省了传感器成本。MATLAB/Simulink仿真实验表明,所提方案不仅改善了无速度传感器感应电机矢量控制系统的动态性能,还减小了外部负载扰动等情况的影响,提高了系统的自适应性和鲁棒性。     

基于双观测器的四旋翼无人机驱动电机矢量控制技术研究

无人机在飞行过程中,磁场增强型永磁同步电机容易受到多重低次凸极性谐波的影响以及负载扰动转矩干扰的问题。针对上述问题,文章提出一种高频脉振谐波注入转子位置观测器结合负载扰动转矩分段函数滑模观测器的双观测器无人机电机矢量控制策略。文章通过高频脉振谐波注入转子位置观测器,可以有效抑制无人机电机系统中存在的多重低次凸极性谐波的影响,改善电机转子位置和转速的估算精度,通过负载扰动转矩观测器可以消除电机负载扰动转矩的干扰。     

基于全阶自适应的PMSM无速度传感器抗扰控制

永磁同步电机全阶自适应观测器无速度传感器控制系统对于负载突变较为敏感,当负载发生突变时,存在转速跌落过大,恢复时间过长的问题,进而对控制系统的性能产生影响。针对这一问题,本文提出了一种具有抗扰性的永磁同步电机全阶自适应无速度传感器控制方法。该方法首先加入负载扰动观测器对转矩电流进行前馈补偿,然后将转速环PI控制器改为自抗扰控制器,二者共同作用使得控制系统具有良好的抗扰性。实验结果证明了所提出的方法相比于传统方法具有更好的抗干扰能力。     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机无差拍电流预测控制

针对永磁同步电机预测控制中电机参数扰动偏差造成的输出电流静差及振荡问题,采用基于扩张状态观测器的无差拍电流预测控制算法,构建相应的扰动观测器来观测参数偏差造成的系统扰动,为传统预测控制算法提供实时性扰动补偿。采用有功阻尼概念对转速PI参数进行设计,并针对控制系统的延时进行了补偿。仿真结果表明所提出的算法能够快速无静差地观测系统扰动,有效避免参数扰动偏差对电流预测系统的影响,同时转速环也具有良好的动态性能。     

改进型滑模扰动观测器的感应电机控制系统

针对传统PI调节器在负载剧烈突变时控制性能不佳及使用传统滑模观测器抖振严重的问题,文中以感应电机为研究对象,提出了一种基于滑模观测器和传统PI调节器的扰动实时补偿方案。通过改进型的扰动观测器对系统扰动进行实时观测估算,将估算出的扰动反馈至PI调节器进行前馈补偿,从而有效提高电机控制性能,改善抖振现象。文中搭建了基于MATLAB的仿真平台和TMS320F28335 DSP的实验平台,对所研究的改进滑模观测器扰动前馈补偿方法与常规单PI调节、常规滑模观测器扰动补偿进行了对比分析。该结果验证了所提方案的有效性与可行性,速度超调量优化了0.5%,响应时间为30 ms。     

基于滑模控制的异步电机无速度传感器DTC研究

建立了一种滑模速度观测器,用于电机转速的精确观测。该观测器充分利用电机状态方程具有的结构特点,设计出简单有效的速度估算方法,在转子磁链的估算中无须用到转子时间常数和转速等信息,提高了观测器对于参数误差的鲁棒性。将所建立的观测器和空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)结合对电机进行控制,进一步提高了系统的调速性能。仿真结果验证了基于滑模控制理论的异步电机无速度传感器直接转矩控制系统的可行性以及对参数误差的鲁棒性。     

电动汽车永磁同步电机优化控制方法的研究

考虑到基于传统PID算法的电动汽车永磁同步电机驱动方法存在系统跟踪响应差,稳定性弱,受到负载扰动后,恢复稳态速度慢等问题,提出积分型滑模变结构控制器作为电动汽车永磁同步电机进行驱动控制器。通过对系统引入负载转矩观测器,可以在电流设定值中反映负载转矩的反馈值,因此控制系统能够及时地对负载扰动做出响应。通过Matlab仿真验证该文研究方法的有效性,研究结果表明,该控制方法能够对电机负载进行有效准确观测,并在负载突变时做出反应,保证转速快速控制在设定范围内,具有较好的鲁棒性及稳定性。     

基于新型扩展卡尔曼的永磁同步电机无位置传感器控制

针对永磁同步电机无位置传感器控制中,因电机受到外界扰动而导致传统扩展卡尔曼观测器不精确的问题,本文提出了一种新型扩展卡尔曼复合观测器的方法。该方法由新型趋近率设计的滑模控制器代替传统PI调节器的转速环,加入前馈解耦的电流环,以及扩展卡尔曼观测器复合而成。仿真结果表明：无论电机空载启动、或外加扰动等状况下,新型扩展卡尔曼状态观测器可以精确的观测出电机的转速大小与转子位置信息,速度滑模控制器以及电流前馈解耦提高了系统的抗干扰能力,缩短了系统的响应时间。     

基于滑模观测器的无刷直流电机无位置控制系统设计

采用滑模观测器原理,结合αβ坐标系对无刷直流电机非线性方程进行线性化,并根据电机的定子相电压和电流对电机的转子位置和转速进行了实时的在线估计.针对算法中低通滤波器输出中含有高次谐波问题,对算法进行了改进,将低通滤波器的输出接入具有推广卡尔曼结构的反电动势观测器,同时对电机负载转矩的扰动影响进行了实验研究.仿真和实验验证表明,该控制系统设计合理,并且具有很好的鲁棒性.     

快速永磁同步电机电流矢量闭环I/F控制方法

本文针对传统的开环I/F控制方法存在电流幅值固定、抗负载扰动能力弱、转速易波动的问题,提出了一种快速永磁同步电机电流矢量闭环I/F控制方法。该方法在PMSM开环I/F控制方法的基础上引入电机的瞬时有功功率的扰动量调节电流矢量的转速,增加电磁转矩中的阻尼转矩分量,加快电机的转速收敛过程;通过对I/F控制下的模型分析,计算得到电机的功率因数角,利用功率因数角调节电流矢量的幅值,使给定电流幅值跟随负载转矩。仿真和实验结果表明:提出的快速I/F控制方法能明显提高电机快速跟随负载的能力,改善电机转速动态收敛特性、稳定性。     

变频器在异步电机控制中的应用

本文研究了一种由高性能变频器控制的异步电机控制系统。首先介绍了变频器在异步电机控制中的应用。接下来研究了滑差补偿对电机转速以及电机负载特性的影响,同时还研究了变频器的功率因数补偿。通过滑差补偿使不同负载状态下的电机转速都较为恒定,从而达到优化控制的目的。     

扰动观测器在空间光通信PAT系统中的应用

为了提高空间光通信PAT系统的扰动抑制能力,提出了一种基于扰动观测器的控制方法。该方法首先对PAT系统进行分析,得到简化的控制模型,然后利用扰动观测器从电机转动位置和光斑位置中观测出扰动,最后将扰动等效补偿量加入到电流环前的综合点。精跟踪系统的仿真实验结果表明:相比常规的PD控制器,加入扰动观测器使扰动隔离度在电机电流饱和前的几乎所有频率处都得到了提升,最优情况可达到28.2 dB;同时,该方法具有很强的鲁棒性,在系统物理参数变化15%时扰动隔离度依然比没有使用扰动观测器时提高了至少1倍。所述的控制方法显著提高了PAT系统的抗扰动性能,对大范围与高动态的精密光电跟踪系统有一定的参考价值。     

多元干扰下永磁同步电机滑模鲁棒控制

为了提高永磁同步电机转子转速在未知负载力矩和电路扰动等影响下的控制精度,提出了一种滑模鲁棒控制方法。首先建立了包含多元干扰的永磁同步电机转速模型,通过设计自适应干扰观测器来估计未知负载力矩的大小,并对其收敛性进行了证明,然后采用非奇异终端滑模面设计了鲁棒控制律,并引入滑模自适应律估计出电路扰动的大小,最终实现了对多元扰动下永磁同步电机的鲁棒控制。实验结果表明：提出的滑模鲁棒控制方法与自抗扰控制方法相比,具有更优的稳定性、准确性和快速性,转速和加速度的最大误差分别仅为0.05r/s和0.005r/s2,自适应干扰观测器的估计误差仅为0.1N·m,滑模自适应律的估计误差仅为0.05V,大大提高了永磁同步电机转动的控制精度。     

基于扰动观测器的VIENNA整流器负载电流前馈控制

针对传统电压电流双闭环控制的VIENNA整流器在负载切换时直流输出电压波动幅值大、调节时间长的问题,基于扰动观测器的原理设计了一种负载前馈控制策略,利用扰动观测器对负载切换产生的扰动进行估算,将估计值前馈至电流内环的输入端,从而抑制电压幅值波动,缩短调节时间。与传统双闭环控制策略相比,加入扰动观测器降低了电压波动幅度,缩短了系统动态调节时间,提高了负载切换时的响应速度,增强了系统抗扰性。仿真验证了加入扰动观测器的可行性和有效性,实验结果表明,设计的扰动观测器,能减小负载切换时的电压波动幅度,缩短调节时间,有效地提高系统的性能。     

实时ADI仿真下感应电机全阶观测器的研究

针对当前无速度传感器的控制方法中,存在低频时无法稳定运行、转速估算不精准、计算量偏大等问题,利用鲁棒性控制理论、线性矩阵不等式(LMI)来选择观测器的增益,推导了符合稳定性与收敛性要求的自适应律。并在此基础上,优化设计了转子速度和定子电阻能同时观测的自适应全阶磁链观测器,以此来对转子速度进行准确估算,确保电机在全速范围内稳定运行。用MATLAB对自适应全阶磁链观测器进行模型仿真,最后以实时ADI半实物仿真试验系统验证了在实际运用中自适应全阶磁链观测器的设计在全速范围内准确估算转速的可行性,且有良好的抗负载扰动能力。     

采用新型负载转矩观测器和INFORM/EMF组合式模型的永磁同步电机在全速度范围内的无速度传感器控制研究

为了使永磁同步电机的无速度传感器控制在全速度范围内稳定运行,本文提出了一种与改进型电压模型有关的机械观测器结构。本文根据不同的速度范围采用了两种不同的反馈结构,并对低速范围时的结构和稳定性进行了分析。机械观测器对转子转速、转子角度位置和负载转矩进行了估测,并用INFORM测量方式使其稳定。观测器的输出使反电动势(EMF)模型在静止和低速时稳定,因此该观测器保证了当由低速运动到高速时,较高的动态性能。进一步,观测器估测所得的负载转矩被作为速度控制器的输出端的扰动补偿量,因此,速度控制器可以被看作一个在负载下没有静态误差的普通比例系数。     

基于观测器的PMSM无差拍电流预测控制系统研究

PMSM矢量控制策略具有结构简单、开关频率固定等优点,但其电流环的电流、转矩、转速等响应波形的控制精度低、系统动态性能较差,因此本文研究无差拍电流预测控制（DPCC）方法,以避免矢量控制策略的上述缺陷。DPCC算法受PMSM电机参数变化的影响较大,因此系统抗干扰能力很弱。在DPCC控制系统基础上添加具有前馈补偿功能的龙伯格观测器,以减小PMSM电机参数变化对系统性能造成的扰动。龙伯格观测器的引入使得DPCC控制系统具有优良的控制波形和较强的鲁棒性。本文在Matlab/Simulink软件下创建基于龙伯格观测器的DPCC-PMSM控制系统进行仿真,验证该理论具有优良的控制特性。     

基于无速度传感器控制的异步电机并联驱动系统在不平衡负载下的调速特性

本文针对感应电机并联运行时的调速特性展开研究,介绍一种由单变频器驱动多电动机的调速系统,提出了新型的电机转速、磁等电机参数的观测器,仿真结果表明,两台感应电机可以在不平衡负载下并联运行,验证了观测器的正确性和可靠性。     

无人直升机发动机模糊自抗扰控制

针对中型无人直升机活塞发动机的恒定转速控制难题,设计一种带前馈补偿的模糊自抗扰控制(ADRC)方法。通过引入旋翼负载特性对发动机进行数学建模,将总距操纵、前飞速度作为已知扰动进行前馈补偿,设计模糊PID控制器适应活塞发动机复杂做功过程的非线性特性,将旋翼气动力变化以及风扰作为未知扰动,设计扩张状态观测器(ESO)对扰动进行在线估计与反馈补偿。通过数值仿真验证了控制方法可以有效地提高发动机转速控制的抗干扰能力与控制精度。并进行了发动机地面开车和飞行试验,结果表明,在飞行试验过程中,无人直升机的旋翼转速控制误差小于5.0 r/min,动态跟踪性能得到显著提升。