基于降阶双环自抗扰的永磁同步直线电机电流谐波抑制

永磁同步直线电机由于反电势和逆变器频繁切换导致电流谐波分量较大,同时参数时变以及负载突变等扰动严重影响伺服系统的控制精度。本文采用一种基于降阶状态观测器的双环自抗扰伺服控制算法,以降低控制系统的谐波抑制从而提高控制精度。首先,构造了位置速度环级联的二阶自抗扰控制器。运用极点配置法对三阶线性状态观测器进行降阶,减小了相位滞后的影响,提高了伺服系统的控制精度;其次,电流环采用一阶非线性自抗扰控制器,消除了积分饱和的影响,降低了三相电流的谐波含量。最后,与基于自抗扰控制的其他优化算法进行对比,实验表明在多工况下降阶双环自抗扰控制的总谐波失真不超过2.13%,推力波动可减小至1.49%,稳态误差不大于15μm。     

电梯用永磁同步电机无速度传感器矢量控制研究

研究了一种基于模糊观测器的PMSM无速度传感器矢量控制系统,阐述了其控制原理,介绍了模型观测器设计。数字仿真试验验证了其控制系统性能良好,在0～4 000 r/min转速范围内能够得到较高的转子位置和速度估算精度。     

基于能量整型方法的永磁同步直线电机位置控制

针对永磁同步直线电机(PMLSM)的位置控制问题,从能量整型控制的角度进行了研究。基于哈密顿反馈耗散控制方法,结合系统的物理能量特性,在dq旋转坐标系下建立了包含电能和动能的永磁同步直线电机闭环系统哈密顿函数,通过反馈耗散方法对永磁同步直线电机进行速度控制器设计,保证了系统在稳态运行点达到输入/输出能量的动态平衡。为了提高系统响应性能,提出了阻尼参数PID自整定方法实现阻尼参数的自调节,并通过设计位置控制外环构成了包含位置、速度的双环控制系统,实现了PMLSM位置控制。实验结果表明,所设计的控制器具有良好的稳定性、快速的位置跟踪性和抗干扰能力。     

Adaptive two-degree-of-freedom PI for speed control of permanent magnet synchronous motor based on fractional order GPC

In this paper, an adaptive two-degree-of-freedom (2Dof) proportional-integral (PI) controller is proposed for the speed control of permanent magnet synchronous motor (PMSM). Firstly, an enhanced just-in-time learning technique consisting of two novel searching engines is presented to identify the model of the speed control system in a real-time manner. Secondly, a general formula is given to predict the future speed reference which is unavailable at the interval of two bus-communication cycles. Thirdly, the fractional order generalized predictive control (FOGPC) is introduced to improve the control performance of the servo drive system. Based on the identified model parameters and predicted speed reference, the optimal control law of FOGPC is derived. Finally, the designed 2Dof PI controller is auto-tuned by matching with the optimal control law. Simulations and real-time experimental results on the servo drive system of PMSM are provided to illustrate the effectiveness of the proposed strategy.     

轻载荷高精密永磁同步直线电机控制性能研究

分析了轻载荷高精密永磁同步直线电机中的电磁场分布,利用Matlab建立了永磁同步直线电机的模型,采用高能永磁体的正弦电流控制方法实现交轴电流的矢量控制并且构建了永磁同步直线电机位置控制的仿真系统,与实验结果进行了比较。     

基于动态矩阵控制的永磁同步电机矢量控制

针对强非线性、强耦合永磁同步电机石油钻机的控制问题,本文提出了一种动态矩阵模型预测控制的方法.该方法将采用多步预估技术的动态矩阵算法应用于永磁同步电机矢量控制的速度环控制中,并将其控制效果与传统的永磁同步电机PI控制进行仿真对比.通过对两种方法的初始动态响应以及负载干扰下的稳态恢复进行对比,表明与传统的永磁同步电机PI控制相比,本文所提出的动态矩阵模型预测控制的永磁同步电机的动态响应效果更好,系统的鲁棒性更强,验证了新方法在永磁同步电机石油钻机中应用的可行性.     

Precise speed control of a permanent magnet synchronous motor

Precise control of vibration modes become critical when one wants to push the state of the art with a permanent magnet synchronous motor (PMSM). In this paper, a complete control strategy, concerned about the design based model, controller design, and dealing with the shaping of the system input is presented. First, a modeling analysis is performed on the vector control scheme in the synchronously rotating reference frame that is used for controlling the PMSM. Then, the pole-placement scheme is used to design a desirable closed-loop system. After that, the shaped input technique together with the designed controller is considered to yield the shortest actual system input. The Matlab/Simulink software is used to perform the simulation. This simulation results verify that the eliminated oscillation response gives much better transient performance in the aspects of faster settling time and decreasing energy to supply for the PMSM.     

永磁同步电机转子位置复合检测及起动运行策略

电梯用永磁曳引机的驱动控制需要实时获取转子的机械角度,如何在曳引机起动及运行阶段准确地检测转子位置是需要解决的关键问题。基于正余弦型复合编码器,提出一种绝对式与增量式相结合的转子位置复合检测方案。首先在分析绝对式和增量式转子位置检测原理的基础上,对两种转子位置检测算法进行优化,提高转子位置检测精度;然后结合转矩最大矢量控制策略,提出在转子位置复合检测方案下的电机起动运行方案;最后,仿真与实验结果表明所提出的转子位置复合检测方案可以保证电机的正常稳定运行。     

面向装配的平板形永磁直线电机的设计与制造

分析了平板形永磁直线电动机的结构特点和装配难点,介绍了面向装配的直线电机的设计和制造工艺方法,简化了装配难度,保障了电机的精度和性能,实践证明是有效的。     

U型无铁芯永磁直线电机样机设计与有限元分析

针对传统设计方法的盲目性、高成本、周期长的问题.通过设计一种应用于大行程精密定位台中的U型无铁芯永磁直线电机(PMLM),探讨了一种新的设计方法.在分析其定子磁路和动子绕组结构特点的基础上,初步设计了电机参数.采用Maxwell 2DTransient求解器模块对电机特性进行分析,得到了电机空载反电动势、电机磁链、定位力特性和电磁推力.通过理论设计和有限元分析相结合的方法,设计制造了一台实验样机,并进行了相关实验.实验结果表明,电机的重复定位精度达2 μm;加速度能在0.08x内达到14 m/s2,在不同速度下的反向电动势成线性关系且与理论分析的吻合.研究结果表明,样机达到了设计要求,验证了设计方法的可行性.     

混合式永磁同步电机弱磁性能的研究

针对传统永磁同步电机弱磁性能不佳的问题,提出了应用混合式结构来改善永磁同步电机弱磁性能。研究了传统永磁同步电机的结构,得出了传统永磁同步电机弱磁困难的原因是电枢磁势和转子励磁磁势的不对等。分析了混合式永磁同步电机的结构,得出了其转子永磁体用量少,励磁磁势较小;气隙很小同步电感大,短路电流与额定电流的比值小。介绍了应用短路电流与额定电流的比值来判断永磁同步电机弱磁性能的方法,分析得出了混合式结构弱磁性能要好于传统永磁同步电机。采用了基于直轴电流负向控制的附加闭环方法进行弱磁控制,对传统永磁同步电机和混合式永磁同步电机的弱磁性能进行了对比实验,混合式结构的弱磁扩速倍数为传统式结构的2.63倍。研究结果表明,混合式结构可以有效提升永磁同步电机弱磁性能。     

永磁同步电机在电梯系统中的应用分析

重点介绍了永磁同步电机在电梯驱动系统中引发的重大技术革新与技术优势,通过对永磁同步电动机在智能化、安全化、节能化曳引系统中的作用的分析,说明了永磁同步电动机在技术方面所具备的明显技术优势,指出其在电梯设计和应用中起到的重要现实意义。     

永磁同步电机无差拍直接转矩控制系统研究

针对传统永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)中存在的磁链、转矩脉动大、开关频率不固定等问题,提出了一种永磁同步电机的无差拍直接转矩控制(DB-DTC)方法,在离散化电机方程基础上利用无差拍控制原理计算出电压矢量,并结合了空间矢量调制技术(SVM)产生开关信号控制电机运行。同时针对离散系统运算耗时所带来的控制周期的误差,进一步基于永磁体同步电机数学模型,提出了一种电流观测器以预测下一控制周期的电流值,目的是准确估计定子磁链和转矩。研究结果表明,所提出的PMSM DB-DTC不仅继承了传统DTC动态响应快的优点,而且能极大程度地削弱定子磁链和转矩的脉动,该系统具有良好的动静态性能,电流观测器能预测定子电流,确保了PMSM DB-DTC系统的控制精度。     

永磁同步电机直接转矩控制的改进与仿真

永磁同步电机（PMSM）以其高效率、高功率因数等优点,在工业领域得到了广泛的应用。主要分析了永磁同步电机的直接转矩控制（DTC）系统,分析了零电压矢量对永磁同步电机的作用,构造了一种新型的含零电压矢量控制开关表,改进了传统的控制系统。仿真结果表明,正确地使用零电压矢量能够有效减少转矩脉动,改善系统性能。     

永磁同步电机模型预测控制的现状与发展

模型预测控制是一种优化控制算法,近年来已经成为电机控制领域研究的热点。模型预测控制根据过去和现在的信息,对系统的状态量进行预测,并综合考虑控制对象的预期值和控制量的变化等评价指标,得到最优的控制量。该文综述了基于线性模型预测的永磁同步电机的直接转矩控制、矢量控制、直接电流控制、混合控制等算法的特点,以及基于非线性模型预测的永磁同步电机控制的研究现状,阐述了模型预测控制理论与应用方面有待进一步研究的几个主要问题。     

基于Matlab和LabVIEW的永磁同步电机控制系统设计

针对永磁同步电机控制系统设计时,单独采用Matlab建模仿真方式多参数整定繁琐的问题,提出了一种基于Matlab与LabVIEW相结合的混合仿真方法。首先,理论分析了永磁同步电机在多坐标系中的数学模型,利用该数学模型在Matlab/Simulink环境中搭建了底层电机控制模型,并基于LabVIEW设计了电机系统测试界面。然后,利用仿真接口工具包—SIT使Matlab和LabVIEW保持同步通讯,在LabVIEW上层测试界面上对电机系统仿真参数进行整定。最后,为验证该混合仿真方法的可靠性,分别建立传统Matlab仿真模型与混合仿真模型,对电机进行了仿真实验。研究结果表明,该混合仿真模型与Matlab单独仿真模型的结果具有较高的吻合性,并符合理论计算结果。这种混合仿真方法在保证实验结果的正确性下,简化了永磁同步电机控制系统的参数整定;同时能从LabVIEW界面上直接查看仿真波形,进一步缩短了调试时间,提高了系统仿真效率。     

Fuzzy-PID多模态控制器在永磁同步电机中的应用

传统的永磁同步电机矢量控制系统采用比例积分（PI）速度控制器,其动态响应性能比较差。针对这一问题,设计了一种基于Fuzzy—PID的多模态自适应控制器,作为永磁同步电机矢量调控系统的速度调节器。这种控制器可以利用模糊逻辑处理不确定信息,对速度控制器的输出进行实时校正。仿真结果表明：利用该控制器建立的矢量控制系统不仅结构简单,而且具有良好的动、静态特性。     

Sensorless sliding mode observer for a five-phase permanent magnet synchronous motor drive

This paper deals with the sensorless vector controlled five-phase permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive based on a sliding mode observer (SMO). The observer is designed considering the back electromotive force (EMF) of five-phase permanent magnet synchronous motor. The SMO structure and design are illustrated. Stability of the proposed observer is demonstrated using Lyapunov stability criteria. The proposed strategy is asymptotically stable in the context of Lyapunov theory. Simulated results on a five-phase PMSM drive are displayed to validate the feasibility and the effectiveness of the proposed control strategy.     

基于模型参考自适应控制的直线电机位置控制

针对直线电机的强非线性和时变特性,采用模型参考自适应控制(MRAC)方法对SISO直线电机闭环位置控制器进行了研究。利用偶极子对消建立了简化的永磁直线电机二阶数学模型,提出了基于局部参数最优化MIT(梯度)方案和全局稳定性理论的Lyapunov方案下的二阶直线电机位置模型参考自适应控制器,并对自适应控制器下的直线电机闭环系统稳定性进行了分析研究。在相同的前馈加反馈的控制器下,对这两种方案下的实验结果进行了对比分析。研究结果表明,基于Lyapunov第二方法设计的二阶控制器比MIT方法下的二阶控制器更能实现对三阶点到点轨迹输入信号的快速响应和跟踪,证实了直线电机位置自适应控制的有效性。     

永磁同步电机运行性能研究

针对凸极永磁同步电机,对其数学模型和定子电流最小控制方法进行了介绍,推导了定子电流最小控制方法对应的电流相角条件、基本转速和最大转矩。利用电机数学模型和不同电流控制规律建立了永磁同步电机运行性能仿真模型,避免了传统双闭环模型中控制器参数对仿真结果的影响。在此基础上深入研究了电机永磁磁链、凸极率、电枢电阻三个参数对电机基本转速、输出转矩等运行性能的影响,据此指出了电机电磁设计时应遵循的一般规律。