永磁同步电机抗扰高阶滑模观测器设计

永磁同步电机高精度矢量控制需要准确的电机转速与转子位置信息。考虑到传统观测器中的参数摄动和抖振现象,在保持算法简单、易实现的基础上,将一种基于高阶滑模的超螺旋方法引入到永磁电机观测器的设计中。通过非线性方法证明了电机在一定条件下的可观测性,充分考虑实际系统中参数变化的影响,在静止两相坐标系上建立相应的数学模型,设计超螺旋算法观测电机反电动势值,并采用软件锁相环结构估算电机的速度。理论上验证了该算法的稳定性和有限时间收敛性。实验结果表明,所提出的观测器具有良好的跟踪性能,对电机参数摄动有很强的鲁棒性。     

基于超螺旋滑模观测器的六相永磁同步电机失磁故障重构

针对六相永磁同步电机在复杂运行工况下永磁体容易发生失磁故障的问题,提出一种基于超螺旋算法的永磁体失磁故 障重构方法。 首先,利用矢量空间解耦坐标变换(VSD)进行降阶和解耦,构建了六相永磁同步电机失磁故障数学模型。 其次, 以定子电流为状态变量,设计基于超螺旋算法的滑模观测器(STA-SMO),根据滑模等值原理实现转子磁链的实时重构,并采用 一种类二次型 Lyapunov 函数证明了所设计 STA-SMO 的稳定性。 最后通过仿真与实验验证了该方法的有效性,与传统滑模观 测器(SMO)相比,所设计的 STA-SMO 准确地实现了对失磁故障的重构,有效抑制了抖振,且鲁棒性更强。     

永磁同步电机抗抖振滑模控制算法研究

将永磁同步电机(PMSM)双闭环矢量控制中的电流环调节器与一阶速度模型相结合,得到调速系统二阶模型。在此基础上,设计了基于指数趋近率的滑模控制器,实现系统渐进跟踪,且在一定程度上减小了控制器抖振。利用扩张状态观测器测量系统扰动,对控制量进行补偿,进一步减小了控制器抖振。通过Lyapunov稳定性定理证明了闭环控制系统的渐进稳定性,同时仿真和实验均验证了控制器的有效性。     

基于超螺旋滑模变结构永磁同步电机的控制

根据αβ坐标系统的永磁同步电机数学模型,利用MATLAB/Simulink仿真工具,搭建了传统直接转矩控制系统仿真模型。针对系统磁通与转矩的输出波动大的特点,基于超螺旋滑模变结构控制策略,在dq坐标系下,设计了磁链与转矩控制器,继而搭建仿真模型。在新的模型下,用转矩控制器与磁链控制器替换滞环比较器,得出了改进系统的电磁转矩与电机转速的响应曲线。通过对比传统直接转矩控制系统的曲线,结果表明改进后的系统电磁转矩曲线脉动显著减小,转速响应明显加快。     

基于超螺旋滑模观测器的永磁同步电机无速度传感器控制方法

由于永磁同步电机在低速运行时,电机反电动势较小,因此采样通道的非线性导致的采样电压和电流中包含的直流偏置对电机反电动势观测的影响更为严重。针对这个问题,提出了一种基于超螺旋滑模观测器的永磁同步电机无速度传感器控制方法。首先,基于等效反馈的概念,设计了一种新的超螺旋滑模观测器,以提高低速时的无速度传感器控制精度;其次,详细分析了直流偏置对无速度传感器控制的影响,并且设计了一种基于二阶广义积分器的直流偏置抑制方法,从而进一步提高了无速度传感器控制精度;最后,通过6.6 kW永磁同步电机无速度传感器控制系统验证了所提控制策略的有效性。     

基于新型超螺旋滑模自适应观测器的永磁同步电机转速估计策略

为了提高传统基于模型参考自适应系统(model reference adaptive system, MRAS)的转速估计策略的动态性能和鲁棒性,提出了一种基于新型超螺旋滑模自适应观测器(super-twisting algorithm adaptive observer, STA-AO)的转速估计策略。首先,在MRAS结构的基础上加入了反馈校正环节,提高参考模型输出和可调模型输出之间误差的收敛速度。其次,在STA-AO中引入超螺旋滑模算法替代观测器中的PI自适应机构,提高观测器的鲁棒性。最后,通过MATLAB/Simulink仿真软件和由TMS320F28335控制的500 W永磁同步电机进行仿真和实验验证。结果表明:相比于基于MRAS的转速估计方法,在其基础上改进提出的STA-AO能使得转速估计误差更快地收敛到零,并且当电机参数发生摄动时,STA-AO对转速估计的准确性所受影响更小。因此,相比于基于MRAS的估计策略,基于STA-AO的估计策略有着更加良好的动态性能和鲁棒性。     

基于模糊径向基函数神经网络的永磁同步电机滑模观测器设计

针对传统滑模控制易导致系统出现抖振的问题,提出了一种模糊径向基函数(RBF)神经网络滑模观测器来实现永磁同步电机(PMSM)无传感器控制。为了减小观测器系统抖振,利用模糊RBF神经网络算法动态调整滑模增益,并采用李雅普诺夫稳定性定理证明了该模糊神经网络观测器的稳定性;利用锁相环(PLL)技术提高估算精度,并削弱计算噪声。基于MATLAB/Simulink软件平台搭建了仿真模型,将模糊RBF神经网络滑模观测器系统与传统滑模观测系统进行对比。结果表明,与传统的滑模观测器相比,新型滑模观测器能够快速、有效地跟踪转子位置,精确估算出转子速度,同时具有较好的动态特性。     

基于模糊滑模观测器的永磁同步电机进给系统速度估计

为解决目前伺服系统中采用机械位置传感器所存在的诸多缺点,提出一种用于永磁同步电机(PMSM)进给系统的模糊滑模速度观测器,实现无速度传感器控制。针对传统滑模观测器的抖振问题,采用Sigmoid函数代替传统理想开关函数,并引用模糊控制器自适应调整滑模增益以减小抖振,实现软切换连续控制。估计反电动势可以直接由控制函数的输出获得,省略了传统观测器中的低通滤波器和相角补偿。利用李亚普诺夫函数证明了设计的滑模观测器的渐进稳定性。仿真结果表明:设计的模糊滑模观测器能够对PMSM转子速度进行精确辨识,并有良好的动、稳态性能。     

基于滑模观测器的PMSM模糊滑模控制

在同步旋转坐标系下,针对永磁同步电机转速调节问题,提出了一种模糊滑模控制器的设计方法,削弱了滑模控制存在的"抖动"现象,具有抗外部扰动和内部参数摄动的鲁棒性。针对速度估计问题,提出了一种自适应滑模观测器法的新型无速度传感器运行的估计方法,节约了成本并增强了系统的可靠性。仿真结果表明:控制系统能够稳定运行,具有良好的动态、稳态性能。     

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。     

基于超螺旋滑模观测器的永磁同步直线电机无模型控制

针对永磁同步直线电机(permanent magnet linear synchronous motor, PMLSM)在运行过程中因参数失配和外部扰动导致控制性能下降的问题,提出一种基于超螺旋滑模观测器的永磁同步直线电机无模型控制策略。根据PMLSM在dq旋转坐标系下参数摄动时的数学模型建立电机对应的新型超局部模型,以避免参数失配。基于该新型超局部模型,结合滑模控制设计了无模型滑模速度控制器,通过Lyapunov稳定性理论证明该控制器的稳定性。同时,为削弱传统扩展滑模观测器对新型超局部模型中未知量观测的抖振,提高控制精度,设计超螺旋滑模观测器(super-twisting sliding mode observer, STSMO)对未知量进行在线辨识并实现前馈补偿。最后,将传统滑模控制、基于传统扩展滑模观测器的无模型控制算法与所提方法进行仿真和硬件在环实验对比,结果表明所提方法改善了PMLSM控制系统的动态响应性能,具有较强的鲁棒性。     

一种永磁同步电机新型高阶滑模观测器设计

为了提高无位置传感器控制的精度,增强控制系统的鲁棒性,减小不确定扰动的影响,提出了一种新型高阶滑模观测器。该设计使用改进的积分滑模定子电流观测器估算永磁同步电机的反电动势,从而分析得出转子位置和转速估算值。在指数趋近律的设计上,等速项用连续光滑的开关函数代替不连续的符号函数,指数项引入随系统的变化而调整的增益项。通过仿真实验,验证了该滑模观测器对改善转子位置和速度估算精度有明显的提升效果,增强了系统的鲁棒性,抑制了抖振现象。     

永磁直线同步电机的双滑模观测器的设计

针对永磁同步直线驱动系统中存在双时间尺度特性,利用奇异摄动理论将永磁直线驱动系统分解成快变、慢变子系统,对快、慢变子系统分别设计了滑模位置观测器和滑模速度观测器。通过这两个观测器可以只利用便于测量的定子电流和电压来估计永磁直线同步电动机的磁极位置和线速度,消除了传统上使用位置和速度传感器所带来的诸多不利。仿真结果表明,所设计的双滑模观测器不仅能准确地估计磁极位置和线速度,实现无传感器控制,而且在系统模型存在不确定性和测量噪声时仍具有较好的鲁棒性。     

永磁直线同步电机自适应互补滑模控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)易受非线性因素影响而降低伺服系统鲁棒性的问题,提出一种自适应互补滑模控制方法。永磁直线同步电机的非线性因素包括系统参数变化、电机端部效应及外部不确定性的扰动。互补滑模控制将积分滑模面与广义误差滑模面相结合,将系统状态轨迹限定在两个面的交线上,缩短了状态轨迹达到滑模面的时间,提高了位置跟踪精度。为了进一步改善系统鲁棒跟踪性能,利用自适应控制对不确定扰动因素的上界进行估计,减小不确定因素对系统的影响,改善滑模控制的抖振现象。实验结果表明所提出的控制方法是有效可行的,自适应互补滑模控制不仅提高了系统的跟踪性能,而且更有效地抑制了不确定因素对控制系统的影响。     

永磁同步电机新型趋近律滑模控制策略

为了提高永磁同步电机(PMSM)调速系统的动态性能,提出一种新型趋近律滑模控制策略。所提出的新型趋近律在幂次趋近律的基础上加入指数项,并且在幂次项指数中引入系统状态变量使幂次项指数与系统状态关联,解决幂次趋近律在远离滑模面时趋近速度慢的问题,同时使系统能平滑进入滑模面。然后,基于扩张状态观测器观测系统负载扰动,并将观测值前馈补偿至滑模控制器,降低负载扰动对系统的影响,提高系统的鲁棒性。仿真与实验结果表明,所提出的新型趋近律滑模控制策略能够有效地提高系统的动态性和鲁棒性。     

永磁同步电动机的无抖振滑模控制系统设计

针对永磁同步电动机位置伺服系统,基于同步旋转坐标系下永磁同步电动机精确的数学模型,利用矢量控制技术,设计了位置/电流双闭环解耦控制结构,以实现转矩线性化控制,简化控制器设计.结合高阶滑模和非奇异终端滑模的控制思想,利用鲁棒微分估计器技术,分别提出了位置环和电流环的高阶非奇异终端滑模控制方案,在保证控制系统全局非奇异和稳定性情况下,可消除控制信号的高频抖振,提高系统的动态响应速度和控制精度,实现系统强无抖振的滑模控制.提出一种自适应负载转矩估计方法,解决了未知负载扰动系统的鲁棒控制问题.仿真结果证明所提控制方法的有效性和可行性.     

高阶滑模消抖控制在永磁同步电动机中的应用

针对永磁同步电动机滑模控制系统抖振问题,利用具有消抖作用的高阶滑模控制算法,提出一种永磁同步电动机的高阶滑模控制策略.在对同步电动机非线性模型分析的基础上,进行反馈线性化解耦控制,设计基于高阶滑模算法的永磁同步电动机控制器.进行基于半物理仿真平台dSPACE的任意阶滑模控制的实验研究,并与传统滑模控制方法进行对比分析....