自抗扰控制技术在永磁同步电动机速度控制中的应用

自抗扰控制技术因其响应快、鲁棒性强等优点而广泛应用。对于永磁同步电动机系统易受负载干扰及参数变化的影响,提出了一种改进的自抗扰控制器。在实际永磁同步电动机系统上进行实验,实验结果证明其与PI控制相比具有更快的速度响应和更小的波动。     

基于自抗扰控制的永磁同步电动机滑模控制调速系统

为提高永磁同步电动机调速系统的鲁棒性,采用自抗扰控制和滑模变结构控制策略,提出了一种新颖的永磁同步电动机双闭环调速系统.外环速度调节由带扩张状态观测器(ES0)的滑模控制器生成期望的q轴电流,内环电流调节由自抗扰控制器生成d-q旋转坐标系下的两个电压分量ud和uq,削弱了抖动现象,增强了抗扰能力.仿真试验结果表明,系统的速度响应较快,稳态误差小,无超调,能有效地抑制参数变化和负载扰动带来的影响,提高了控制系统动态性能和鲁棒性.     

永磁同步电动机自抗扰磁链观测器的研究

提出一种自抗扰磁链观测器,它对永磁同步电动机电感和永磁磁链的变化具有很好的鲁棒性.永磁同步电动机由电流调节逆变器来驱动,其中d-q轴电流是由两个前馈交叉耦合的比例积分控制器来解耦调节.电流调节器反映磁链偏差的积分项用来补偿由于电机工作温度变化等原因带来的电感和永磁磁链变化.实验结果表明了该观测器的有效性和优越性.     

控制增益对永磁同步电动机自抗扰控制性能的影响

在永磁同步电动机自抗扰控制系统中,当系统的实际控制增益已知时,采用实际控制增益的控制器可获得良好的控制性能,但当系统的实际控制增益未知时,采用估计控制增益的控制器会对系统性能产生影响。将估计控制增益与实际控制增益的比值定义为增益比,分析了它对闭环系统的阶跃响应、抑制噪声性能、抗扰性能以及对连续变化输入的跟踪性能的影响。理论分析表明:增益比越大,则系统阶跃响应的上升时间越短,抑制噪声的效果越好,但抗扰性能越差;增益比越接近于1,系统对连续变化输入的跟踪性能越好。仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

永磁直线同步电动机速度环自抗扰控制器的设计

针对永磁直线同步电动机具有强耦合性,存在未建模动态和不确定外部扰动的特点,首先运用矢量控制方法对模型进行解耦化简,将未建模动态和不确定外扰视为一个综合扰动项,然后利用自抗扰控制技术对综合扰动项进行观测和补偿,设计出了一种不依赖于对象模型的速度环鲁棒控制器.仿真结果证明,该控制器不仅具有良好的抗外扰能力,同时对系统的内部参数如动子质量、主磁极磁链等的摄动也具有较强的鲁棒性.     

采用自抗扰控制器的永磁直线电动机速度控制

设计了一种基于自抗扰控制原理的永磁直线电动机调速系统。将系统内部模型的不确定性与系统的外部扰动统一视为系统的未知干扰，通过扩张状态观测器来估计，根据估计状态设计非线性反馈控制律进行直接反馈线性化补偿，使直线电动机速度调节转化为解耦的线性系统的控制。仿真结果验证了该控制策略对状态的正确估计，以及对摩擦力和纹波推力扰动对速度精度影响抑制的可行性和鲁棒性。     

基于变结构自抗扰控制器的永磁同步电动机伺服系统

设计了一种新型永磁同步电动机变结构自抗扰位置伺服控制系统.通过对控制器的变结构设计,使得在保持原控制器特点的同时减少了可调参数,并改善了系统控制性能;通过对交轴输出方程的分析,提出了一种新的位置变结构自抗扰控制方案,在保证系统动态性能的同时,提高了抗负载扰动的能力.仿真结果表明,改进后的系统具有响应速度快、无超调、控制精度高的特点,对负载及系统内部参数变化具有较强的鲁棒性.     

调速永磁电机自抗扰控制系统的性能仿真

设计了调速永磁同步电动机的自抗扰控制(ADRC)系统,并在Matlab/Simulink 7.0环境下,仿真研究了在各类干扰信号作用下的转速超调、转矩脉动和电流响应等电机性能。仿真结果表明,基于ADRC的调速永磁同步电动机控制系统鲁棒性好且抗干扰能力强。     

永磁交流伺服自抗扰直接转矩控制

设计了一种基于自抗扰控制器的永磁同步电动机直接转矩控制系统.该系统将不确定性负载扰动(外扰)和系统参数变化(内扰)视为一个综合扰动项,然后利用自抗扰控制器(ADRC)对综合扰动项进行观测和补偿.仿真结果证明,该系统不仅有效地抑制了不确定负载扰动的影响,同时对系统内部参数如电机转动惯量等摄动也具有较强的鲁棒性.该系统相比PI控制具有动态控制性能优越、抗扰能力强、控制精度高等特点.     

基于自抗扰技术的永磁同步电机直接转矩控制

永磁同步电机是一个强耦合的非线性系统.研究了永磁同步电机的调速控制问题.针对永磁同步电机特点,结合自抗扰技术与直接转矩控制方案,设计了基于自抗扰技术的永磁同步电机直接转矩控制系统.仿真结果表明,该控制系统具有比PI控制方案更优的动态性能,并且在不同参考转速给定下系统具有更好的适应性.     

永磁同步电机调速系统自抗扰控制策略的研究

永磁同步电机(PMSM)在工业领域的应用十分广泛。针对PI控制器无法解决快速性和稳定性之间的矛盾且抗扰动能力弱的问题,在PMSM矢量控制系统的转速环中用自抗扰控制(ADRC)控制器代替PI控制器。利用Simulink分别对基于ADRC和基于PI控制的PMSM矢量控制系统进行仿真,对2种策略的控制效果进行对比。利用dSPACE试验平台对仿真结果进行了初步的验证。结果表明,ADRC有效地抑制了扰动,转速调节快速且无超调,提高了系统的控制性能。     

基于线性自抗扰控制的永磁同步电机无传感器控制

针对永磁同步电机(PMSM)高频注入无感算法在估算电机角度时容易产生滞后而影响转速控制精度的问题,提出了一种基于线性自抗扰控制的永磁同步电机无传感器控制策略。通过使用简化的线性自抗扰控制算法,对永磁同步电机速度闭环进行优化控制,同时采用高频正弦电压注入的无传感器角度观测算法,获取电机转子的角度及转速信息。最后,通过仿真分析与实物试验,验证了该控制策略可以有效提高永磁同步电机转子角度与转速的估算精度,提升系统的控制效果,且具有较好的工程应用前景。     

一种基于自抗扰的永磁同步电机复合控制策略

为进一步提高永磁同步电机自抗扰控制器(ADRC)的调速控制性能,简化控制器参数整定的复杂程度,提出了一种复合ADRC控制策略。首先,速度环采用模糊参数整定的滑模自抗扰控制器,并分析了主要参数的整定方法。其次,设计了滑模转矩观测器,来估计实时的负载转矩。最后,设计电流环,采用有限集模型预测控制(FCS-MPC),对三相两电平电压源型逆变器的8种开关序列遍历寻优,并抑制转矩的脉动。仿真结果表明：该复合控制策略能有效提高永磁同步电机ADRC的控制性能,增强系统的抗扰动能力以及鲁棒性,控制性能优于传统的ADRC控制和PI控制。     

基于自抗扰控制器的内置式永磁同步电机无位置传感器控制

位置传感器故障是内置式永磁同步电机可靠性降低的重要原因之一。针对无位置传感器算法中滑模观测器存在观测角度滞后和系统抖振的缺陷,提出了一种以自抗扰控制器为核心的无速度传感器控制方法。该方法基于内置式永磁同步电机的扩展反电动势模型,重新设计了适用于其电流内环的自抗扰控制器,使之不再依赖于永磁体磁链参数。针对位置和速度估计问题,系统将扩展反电动势纳入未知扰动,采用状态扩张观测器对其进行估计,最后使用锁相环生成转速和转子位置。仿真和实验结果表明,该控制策略能够准确估计电机转子位置,并具有很好的稳态性能。     

基于自抗扰控制器的永磁同步电机直接转矩控制

针对传统永磁同步电机直接转矩控制(DTC)中转矩和磁链脉动较大以及转速超调的缺点,文中提出了一种基于自抗扰控制器的直接转矩控制策略。对于传统的PI控制策略中的磁链环、转矩环以及转速环不能满足控制系统非线性的需求,所提出的控制策略中非线性的自抗扰控制器满足了系统的非线性需求,提高了控制系统的动态响应能力。该策略中使用自抗扰控制器取代了传统PI控制结构,设计磁链、转矩和转速自抗扰控制器。通过搭建半实物仿真平台,进行实验验证文中控制策略的有效性。实验结果表明所提出的控制策略与传统的直接转矩控制相比较,文中提到的控制策略可以有效降低转矩和磁链的波动并提高系统的稳定性,降低了转速超调,改善了系统的动态性能。     

基于改进自抗扰的永磁同步电机位置伺服系统

为了提高系统对未知扰动和参数变化的鲁棒性,将自抗扰控制(ADRC)策略引入到永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统中,并对ADRC策略进行改进,使系统满足高性能伺服控制要求。通过对ADRC中扩张状态观测器(ESO)结构的改进,提高观测器对扰动的观测速度。同时,针对ADRC中使用的转动惯量与实际惯量间存在误差,会影响速度ADRC控制器中控制增益的选取,采用在线惯量辨识方法,实时调节控制器参数。综合以上2点改进措施,分别设计转速环、位置环改进ADRC控制器,从根本上提高系统的动态性能和抗扰动能力。最后,通过仿真验证改进ADRC策略在PMSM位置伺服系统中的有效性。     

基于自抗扰控制的船舶永磁电机无位置传感器混合控制

无位置传感器控制是船舶电力推进系统可靠性的重要保障。针对目前没有单一算法能够实现全转速范围的无位置传感器控制,提出了一种基于自抗扰的无位置传感器混合控制策略。对于电机零、低速区域采用高频电流注入法估算转子位置,对于中、高速区域采用扩展反电动势(EMF)法估算转子位置,并将2种估算方案集成到同一控制结构中,分别设计了适用于其电流内环的自抗扰控制器,使用扩张状态观测器实现了高性能的位置估计,最后针对2种算法切换的问题给出了融合过渡方案。实物平台验证了算法的精准性及强鲁棒性,为实现全转速范围船舶推进内置式永磁同步电机（IPMSM）无位置传感器控制提供了依据。     

带式输送机永磁驱动系统自抗扰同步控制策略

针对带式输送机永磁驱动系统采用PID控制器进行控制时电机的控制性能差和采用多电机驱动时电机间转速不同步、稳定性差等问题,提出了带式输送机多永磁电机驱动系统自抗扰同步控制策略。基于自抗扰控制(ADRC)技术设计了2种调速控制策略,并搭建仿真模型进行了对比试验;随后结合模糊PID控制技术对传统偏差耦合控制进行结构改进,并以矿用带式输送机多永磁电机驱动系统为控制对象,开展基于主从、传统偏差耦合和改进型偏差耦合同步控制结构的仿真。结果表明,基于二阶ADRC和改进型偏差耦合控制结构的带式输送机多永磁电机驱动系统同步控制策略具有更好的抗干扰能力、控制精度和同步性,有利于带式输送机平稳高效的安全运行。     

基于自抗扰控制的永磁同步电机位置伺服系统一体化设计

为解决位置环采用常规二阶自抗扰控制(ADRC)的永磁同步电机伺服系统中速度不可控的问题,提出一种位置、速度控制器一体化设计方法。首先,分析了常规二阶ADRC位置控制的设计方法以及存在的问题;其次,借鉴滑模控制的一体化设计思想,综合设计系统的外环控制器,采用偏差反馈的算法对转速进行限幅,实现了四段式位置伺服控制,从而解决了常规二阶ADRC中速度不可控的问题。所提方法在最高转速进行限幅的基础上,能够实现电机的最速位置定位,而且对不同的位置给定和不同的转速限幅条件均适用。仿真和实验结果验证了其有效性与可行性。