基于反馈线性化的永磁直线同步电机自适应动态滑模控制

在高速、高精度永磁直线同步电机伺服系统中,直轴电流和交轴电流之间、线速度和电流之间存在的非线性耦合及参数摄动和负载扰动等不确定因素,严重影响速度跟踪精度和响应速度.为此,该文采用反馈线性化控制方法,通过坐标变换和状态反馈,将电机仿射非线性模型解耦线性化为独立的电流子系统和线速度子系统.在线性化模型的基础上,设计动态滑模控制器,降低反馈线性化控制对直线电机数学模型的依赖性,提高伺服系统的鲁棒性.同时设计自适应控制律估计系统不确定性扰动,削弱系统抖振现象.仿真和实验结果表明,所提出的控制策略能有效提高速度跟踪性能,增强系统的鲁棒性.     

改进型永磁同步电机解耦控制策略研究

永磁同步电机电流反馈解耦控制易受到在运行过程中参数变化等不确定扰动的影响。为了改善电流反馈解耦控制的解耦效果和控制精度,研究了一种CFDC-DOB策略。该策略将交直轴间耦合电流和电感参数变化引起的电压误差作为外部干扰来处理,干扰观测器用于观测外部干扰,观测值作为补偿反馈到电压输入端以减弱扰动对系统的影响,实现电流环的精确控制。理论分析和实验结果表明,引入了扰动观测器的电流反馈解耦控制策略提高了系统的动态解耦效果与鲁棒性。     

永磁同步电机变频调速系统的内模控制

永磁同步电机是典型的非线性多变量强耦合系统,在同步旋转坐标系下dq轴电流存在耦合,传统的PI控制器无法实现解耦,提出一种基于内模控制原理和空间矢量算法相结合的高性能永磁同步电机解耦控制方法,用内模控制策略控制理想电机模型,对定子电流交叉耦合电势动态解耦,提高系统的动态响应性能,同时在整个电流闭环过程中对参数摄动和外扰动具有良好的鲁棒性,这种方法不需要额外的电机参数和检测硬件,实验结果验证了方法有效可行。     

粘着控制中的交流永磁同步电机调速控制研究

交流永磁同步电机的模型参数辨识精度是影响电机矢量控制方法性能的关键.基于此,在交流永磁同步电机同步旋转坐标系的数学模型下,提出了一种交流永磁同步电机模型参数的辨识方法,采用直轴电流阶跃响应实验同时辨识定子电阻和直轴电感,脉冲电压实验检测交轴电感,速度驱动实验检测转子磁通.在电机模型参数辨识结果的基础上,讨论了基于矢量控制的交流永磁同步电机调速控制系统电流环和速度环的设计方法.在基于TMS320F2812 DSP的电力机车粘着控制实验平台上进行了实验研究.实验结果表明电机模型参数辨识方法的有效性,调速系统具有良好的动态和稳态性能.     

基于单位矩阵的电动汽车永磁同步电机制动电流解耦技术研究

针对电动汽车永磁同步电机在制动状态下电流耦合问题,提出一种单位矩阵解耦控制算法以保证永磁同步电机制动时有良好的动态响应.在永磁同步电机数学模型的基础上设计了矩阵电流解耦控制器,将电流解耦控制器矩阵与永磁同步电机数学模型的乘积构成单位对角矩阵.通过矢量控制对所提算法和传统PI电流调节器进行仿真比较研究,仿真结果表明该算法能够有效解决电流环交直轴动态耦合问题,还可实现被控变量能1:1的快速准确跟踪控制变量,提高了系统制动过程中动态响应速度和准确性,最后搭建实验平台进行了验证.     

基于高频信号注入的内置式永磁同步电机电感参数辨识

为了提高内置式永磁同步电机在低速和零速运行时的电感参数的辨识精度,建立了考虑到磁路饱和与交叉耦合影响的内置式永磁同步电机模型,在其他参数未知的情况下,采用注入高频电压信号的算法,通过对纯延时滤波器提取出的高频响应电流进行分析,得到交直轴电感值。仿真结果验证了该电感参数辨识方法的有效性,同时提高了系统对电感参数变化的鲁棒性。     

基于新型趋近律的PMSM反馈线性化滑模控制

针对永磁同步电机传统PID矢量控制方式无法实现d、q轴电流完全解耦控制的问题,运用反馈线性化理论实现永磁同步电机转速和d轴电流解耦。针对反馈线性化导致的鲁棒性下降问题,利用滑模控制方式提高系统鲁棒性,引入新型双幂次趋近律,建立永磁同步电机反馈线性化滑模控制系统。使用Simulink对控制系统进行仿真分析,并与传统PID控制方式对比,仿真结果表明,该新型控制系统具有稳态精度高,动态响应快,抗扰动能力强等优点。     

基于内模的永磁同步电机滑模电流解耦控制

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)矢量控制的目标是使PMSM具有优良的动态性能和稳态性能,但在同步旋转坐标系下dq轴电流存在耦合,影响转矩响应性能。传统的PI无法实现解耦,而电压前馈解耦策略对参数敏感,因此提出一种基于内模的滑模电流解耦控制策略。该策略使用内模控制策略控制理想电机解耦模型,保证系统动态响应速度;使用积分滑模控制实现dq轴电流解耦,同时提高系统在整个运动过程中对参数摄动和外扰动的鲁棒性。仿真和实验结果表明该策略能有效实现dq轴电流解耦,提高系统动态性能,并且具有优良的鲁棒性。     

电动汽车PMSM MTPA控制系统滑模速度控制

为了提高电动汽车电机驱动系统对参数摄动和负载扰动的鲁棒性,同时削弱滑模变结构控制( SMVSC)固有的抖振,将一种改进的滑模控制策略应用于永磁同步电机(PMSM)最大转矩电流比(MTPA)控制调速系统中.采用最大转矩电流比控制方法分配定子直轴、交轴电流,将他们与转矩的关系分别拟合为低阶多项式,提高了该方法的工程实用性;...     

直驱型永磁同步风力发电机无传感器控制

在分析直驱型永磁同步风力发电机数学模型的基础上,确定了一种基于滑模观测器和扩展卡尔曼滤波的转子位置和转速估计方法,并给出了系统控制策略.针对内埋式永磁同步电机直轴和交轴电感差别较大的特点,采用两相静止坐标系下的基于扩展反电动势的永磁同步电机滑模观测模型,并将耦合项作为扰动量进行解耦计算.采用卡尔曼滤波器以便滤除估计的扩展反电动势测量噪声分量,并增强其对于系统扰动和参数变化的鲁棒性.采用三相锁相环进行转子位置角和转速的提取.仿真和实验结果表明:该方法可以快速准确地得到转子位置和转速信息并应用于系统控制.     

永磁同步电机矢量控制解耦方法的研究

永磁同步电机是一个非线性、强耦合、多变量的复杂对象,转子磁场定向的矢量控制方法解决了永磁同步电机控制中励磁与转矩电流之间的耦合问题,但矢量控制无法消除永磁同步电机模型本质上存在d、q轴电压之间的动态耦合造成电流控制精度降低,动态性能变差的问题。对此,提出了电流反馈解耦和偏差解耦两种解耦控制方法,分析了各自的特性,并用Simulink搭建了仿真模型,仿真结果验证了解耦控制方法的有效性。     

基于模糊PI的永磁同步电机电流预测控制

永磁同步电机电流预测具有动态响应高的优点,但易受模型参数不准确的影响,引发dq轴电流静态误差,降低系统效率。为改善该情况,在永磁同步电机无差拍电流控制基础上引入模糊前馈控制器,模糊外环由模糊PI控制,大大降低了参数的灵敏度,提高了系统的抗干扰性和鲁棒性。仿真试验验证了该方法的可行性和准确性。     

基于自适应滑模控制器的永磁同步电机电流控制方法研究

针对永磁同步电机电流控制中存在电流耦合、参数时变、建模不准确、外部扰动影响等问题,在分析永磁同步电机数学模型和矢量控制原理的基础上,基于滑模变结构控制理论,设计了一种快速终端滑模控制器,用于电流解耦控制;基于自适应控制规律,设计了一种自适应控制器,进一步提高了永磁同步电机电流控制性能;并利用李雅普诺夫函数证明了系统的收敛性。仿真实验结果表明,基于自适应滑模控制的永磁同步电机电流控制方法具有较好的鲁棒性,系统控制精度高、响应速度快,可以提高永磁同步电机的控制性能。     

小惯量永磁同步电机电流环内模动态解耦

针对小惯量永磁同步电机控制系统,电机机械时间常数小于电磁时间常数,电流环模型不能进行降阶处理以及无法动态解耦电流等问题,依据内模原理设计了考虑反电动势在内的小惯量永磁同步电机电流环内模控制器.该控制器调整参数简单,易于实现,且鲁棒性强,可以有效的实现转矩轴和励磁轴的电流解耦控制,能够克服反电动势带来的影响,尤其在加减速运动过程中,比传统的PID电流环控制具有更好的动态响应和跟踪性能,通过Matlab/Simulink仿真实验证明该方法的正确性和有效性.     

阻抗不匹配引起的逆变器-IPMSM系统直流侧振荡抑制方法对比

随着逆变器-内置式永磁同步电机(IPMS M)系统输出功率的增加,其输入阻抗与直流供电端LC滤波环节输出阻抗不再匹配,引发逆变器直流侧电压、电流振荡。针对IPMSM,推导了逆变器-电机系统采样双电流调节器控制时的输入导纳模型,用于系统稳定性分析。参考异步电机系统振荡抑制方法,根据IPMSM转矩公式,提出直轴电流补偿法和直轴电压补偿法两种振荡抑制办法。结合交轴电流补偿法、交轴电压补偿法思想,推导了分别加入四种振荡抑制方法后的逆变器-IPMSM系统输入阻抗,采用奈奎斯特判据,分析各振荡抑制方法的有效性。依据电机模型与控制系统模型,分析不同方法的优劣,提出电压补偿法优于电流补偿法、交轴补偿法优于直轴补偿法的观点。通过实验验证了各振荡抑制方法的有效性和交轴电压补偿法的优势。     

隐极式PMSM无电流传感器调速控制系统研究

隐极式永磁同步电机采用正弦波电流控制方案实现速度闭环控制时,一般采用直轴电流指令等于零的控制方法,通过控制交轴电流来实现对转矩和转速的控制,因此需要电流测量传感器,调理电路以及AD转换器,增加了驱动控制系统的硬件成本。该文从隐极式永磁同步电机的数学模型出发,提出了直轴电压指令值等于零的新型控制策略,该控制策略可以实现隐极式永磁同步电机的速度环无电流传感器矢量控制,并在基于TMS320F2808 DSP的电机驱动控制系统中得到了实验验证和应用。使用结果表明,应用该控制策略的隐极式永磁同步电机速度环控制具有运行平稳,电流噪声小,系统实现成本低等优点。     

基于定子磁链间接计算的内置式永磁同步电机无位置传感器鲁棒性提升控制

提出一种适用于高铁牵引系统优化同步调制区的内置式永磁同步电机无位置传感器控制策略。基于磁链间接计算法,对交直轴电流进行估计并用给定磁链代替估计值,降低了对估计磁链幅值的依赖性。在此基础上,考虑到电机参数变化对转子位置估计性能和系统鲁棒性的影响,基于d轴电流和电压误差,实时计算永磁体磁链和交轴电感偏差系数,并实时对改进后间接磁链法中的定子磁链计算、交直轴电流估计和负载角估计环节进行参数修正,从而提高参数变化下的转子位置估计精度。基于此构建RTLAB硬件在环的IPMSM矢量控制系统,实验结果表明：改进后的间接磁链计算法能够有效降低优化同步调制下的转子位置估计误差,增强系统鲁棒性。     

内置式永磁同步电机电感参数的研究

分析了永磁体磁势和电枢磁势共同作用时内置式永磁同步电机的电感特性,基于交流静态法,提出了一种改进的测量内置式永磁同步电机定子自感和互感以及交直轴电感的方法。为了考虑饱和和交叉耦合效应对电感参数的影响,该方法首先根据所测电压和电流数据计算出不同转子位置和电流下的磁链,然后根据磁链计算出电机自感和互感以及交直轴电感参数,并应用该方法进行了实测研究。结果表明,实测结果与有限元分析结果吻合较好,验证了该方法的可行性和有效性。     

高速永磁同步电机解耦控制——复矢量解耦及参数灵敏度分析

永磁同步电机(PMSM)运行在高速工况时交-直轴耦合问题严重,对系统控制性能造成不利影响,甚至导致电流环失稳;而解耦策略的参数需要根据电机参数进行整定,对电机参数有一定的依赖性,当电机参数发生扰动失配时会影响解耦效果。针对上述问题,建立PMSM传统PI电流控制系统的复矢量模型,分析耦合对系统动稳态性能的影响。对比分析反馈解耦和复矢量解耦在解耦原理和效果上的特点,并定义解耦策略参数灵敏度函数,用于分析不同解耦策略的电阻及电感参数灵敏度。灵敏度分析结果表明复矢量解耦具有更好的解耦控制效果,对电感和电阻参数均不敏感,鲁棒性较高。采用Simulink仿真对比了不同解耦策略的效果,结合参数失配仿真验证了灵敏度分析的正确性。     

永磁同步电机无参数超局部模型预测控制

为了解决永磁同步电机在参数失配时模型预测控制效果不佳的问题,建立了永磁同步电机d-q轴电流的超局部模型,提出了一种的无参数模型预测控制方法.通过对每个控制周期内定子d-q轴电流变化量进行分解,得到受电机运行状态的影响较大的电流的自然响应分量,以及主要与电压矢量相关的强迫响应分量.利用临近控制周期中的电压矢量与电流变化量,单独解耦出电流自然响应分量进行实时计算,以达到快速跟踪的效果.使用递推最小二乘法估算电压矢量对电流的作用参数,从而计算电流的受迫响应分量.以较小的计算量实现了永磁同步电机的无模型预测控制.仿真和实验结果显示,无需预知电机参数即可获得优良的静态和动态性能,整体性能优于存在参数失配的传统模型预测控制,具有广泛的适用范围.