基于ESO的PMSM系统自抗扰FCS-MPC策略

为了提高三相永磁同步电机(PMSM)系统的控制性能,以反双曲正弦函数为基础,通过改进的扩张状态观测器(ESO)获取转速和反电动势项高精度估值,以自抗扰控制作为转速控制调节器,提出了基于ESO的自抗扰有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)策略,以减小电磁转矩脉动,降低算法的复杂性和计算量.与基于PI的 FCS-MPC策略相比,新的控制策略能够保证 PMSM系统稳定运行,具有良好的转速跟踪性、抗干扰性和鲁棒性.     

基于改进的前馈补偿自抗扰控制伺服系统转速特性研究

针对永磁同步电机转速性能差和转矩脉动的问题,对PMSM的转速启动响应特性、系统输出转矩、转矩脉动对系统的稳态特性的影响等方面进行了研究。为了提高系统响应时间和转速运行的平稳性,采用了基于改进的前馈补偿自抗扰控制策略,建立了伺服系统数学模型和运动方程,设计了速度环和电流环控制策略;利用扩张状态观测器(ESO)对转速和系统扰动进行了实时估计,并对其参数进行了修正;采用加速度前馈补偿对PMSM的扰动进行了补偿,运用专家控制思想,对比例和积分系数进行了调节;利用Matlab对理论分析进行了仿真,在测控机上对改进前后转速响应时间、转矩输出以及抗扰动性进行了测试。研究结果表明:改进后的控制策略能够实现转速快速响应和更好的稳态精度,系统输出转矩稳定、抗扰动性强。     

基于模糊自抗扰控制在电动汽车PMSM位置驱动系统研究

为实现电动汽车用PMSM转速快速响应和强鲁棒性,本文提出一种基于模糊自抗扰的电动汽车PMSM驱动控制系统,将模糊控制与自抗扰控制结合,将位置反馈作为控制器反馈信号,结合自抗扰控制器中状态变量估计和微分之间的误差,建立误差的模糊规则控制表,进行去模糊化之后得到误差精准的控制量,并通过对非线性误差状态反馈控制率的误差比例系数、微分系数、积分系数进行自适应调节,实现对扰动量的补偿控制,增强电动汽车PMSM驱动系统的抗扰动能力。     

液压机械传动装置泵-马达系统模糊自抗扰控制

针对液压机械传动装置(Hydraulic Mechanical Continuously Variable Transmission, HMCVT)在阶跃负载扰动、变速器输入转速扰动的影响下所引起的输出转速波动问题,以分矩汇速式液压机械传动装置中的泵-马达系统为研究对象,以系统稳速输出为控制目标,提出一种基于扰动补偿的模糊自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control, ADRC)方法。该方法采用模糊控制理论对自抗扰控制中的非线性误差反馈系数进行在线整定,利用扩张状态观测器(Extended State Observer, ESO)对系统总扰动进行实时观测,并通过前馈控制调节电-液比例阀阀芯位移来补偿变量泵斜盘摆角,最终实现HMCVT稳速控制。仿真结果表明,相比于传统PID控制,采用模糊自抗扰控制的液压机械传动装置在外负载和输入转速突变时,变量泵斜盘抖振幅度更小,系统稳速输出响应时间更短,抗扰动能力更强。     

基于ESO及NTD的PMSM无机械传感器位置控制

在分析永磁同步电机(PMSM)系统模型的基础上,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)及非线性跟踪微分器(NTD)的PMSM无机械传感器位置控制系统。控制系统通过基于ESO及NTD的观测器实时观测出电机转子位置及转速,在此基础上实现PMSM无机械传感器位置控制。仿真和实验结果表明该系统结构简单,控制快速、准确、无超调,对于外界干扰具有较强的鲁棒性。     

基于双ESO无电流传感器的永磁同步电机 驱动系统磁场定向控制

针对无任何相电流传感器的三相永磁同步电机(PMSM)驱动系统,提出了一种新颖的基于双扩张状态观测器(ESO)无电流传感器的磁场定向控制(FOC)策略。一般需要两个相电流传感器以进行电流反馈实现高精度控制,为此创建了两个ESO来替代实际电流传感器。第一个ESO用于提供q轴定子电流基准值;考虑到定子电阻和电感变化,第二个ESO用于估计实时d轴和q轴定子电流。所创建的双ESO能够快速和精确地估计实际定子三相电流,所设计的基于双ESO无电流传感器的FOC策略能够使PMSM驱动系统具有良好的控制性能和较强的鲁棒性。仿真实验验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于改进型自抗扰控制器的PMSM控制系统分析

针对自抗扰控制器（activedisturbancerejectioncontroller,ADRC）在扰动剧烈变化时扩张状态观测器（extendedstateobserver,ESO）观测精度降低致系统鲁棒性变差的问题，提出采用径向基（radial basisfunction,RBF）神经网络补偿优化ESO的方法，并将其用在永磁同步电机（permanentmagnet synchronousmotor,PMSM）速度环中。首先根据永磁同步电机d-q轴微分方程组模型设计一阶自抗扰控制器，搭建电机负载转矩观测器用来采集RBF神经网络所需的负载转矩数据，然后利用RBF神经网络对扰动实时辨识的结果对ESO进行实时补偿，并证明了闭环系统的稳定性，最后通过Matlab/Simulink仿真平台进行验证。实验结果表明：在相同条件下和传统ADRC相比，加入RBF神经网络补偿的自抗扰控制器在负载突变时，PMSM系统具有更低的震荡幅度和更快的稳定时间。     

基于压电智能结构状态估计误差补偿的自抗扰振动控制

压电智能结构的模型难以精确建立,且存在外界环境激励干扰和内部参数不确定等问题,从而影响闭环结构的振动控制性能。基于此,将结构的内部干扰和外界激励的影响归结为系统的集总干扰,并利用扩张状态观测器(Extended state observer,ESO)设计不依赖于模型的自抗扰振动控制器。然而当外界扰动激励变化时,扩张状态观测器对扰动和各阶状态的估计不可避免存在偏差,难以保证振动控制的效果。为克服二阶自抗扰策略在振动主动控制中的不足,提出一种基于压电智能板结构的状态估计误差补偿自抗扰振动控制方案。利用状态观测误差信息,对二阶自抗扰控制器进行补偿,从而减小ESO对扰动和各阶状态估计的压力,提高振动控制效果。利用dSPACE实时仿真系统,搭建四面固支压电智能板结构的振动主动试验平台。四种干扰激励的试验结果验证该方法的有效性、实用性和强抗干扰能力。     

基于单电流传感器的PMSM复合滑模控制

为了改善机械结构中PMSM控制系统的可靠性和鲁棒性,研究了一种基于单电流传感器的PMSM复合滑模控制策略。设计基于ESO的电流观测器,实现对PMSM相电流的准确重构,简化了系统的结构,增强了电动机运行可靠性。设计负载转矩观测器与积分滑模控制构成复合滑模速度控制器,能够有效跟踪实际负载转矩的变化,提高系统的抗扰能力,采用新型趋近律,改善了系统的动静态性能。仿真及实验结果证明了系统具有良好控制精度。     

永磁同步电机调速系统的自抗扰控制

提出了一种利用反双曲正弦函数的一阶自抗扰控制器,以提高永磁同步电机正弦波脉宽调制(SPWM)调速系统的跟踪精度。研究了永磁同步电机转速环的数学模型;分别设计了一阶跟踪微分器和二阶扩张状态观测器,利用李雅普诺夫函数分析了它们的收敛性;构造了转速环的一阶自抗扰控制器,同时证明了一阶自抗扰控制误差系统的渐近稳定性。最后,将该新型一阶自抗扰控制器作为永磁同步电机的转速调节器,分析了自抗扰控制永磁同步电机的SPWM调速系统。仿真实验表明:自抗扰控制调速系统速度阶跃跟踪的调整时间约为0.15 s,稳态误差小于0.28 r/min;同一调速系统正弦响应的最大跟踪误差约为17 r/min。与PI控制调速系统相比,自抗扰控制永磁同步电机调速系统阶跃响应快速而平稳,无超调,稳态误差小;另外,系统正弦响应的跟踪性能好,跟踪误差小。     

矩阵变换器驱动永磁同步电机的模型预测转矩控制（英文）

针对三相永磁同步电机(PMSM)系统,采用矩阵变换器(MC)驱动方式,设计了模型预测转矩控制(MPTC)的策略。采用MC驱动替换常规交-直-交变换器,以提高系统输入侧的功率因数(PF),而MPTC预测电压空间矢量保证了系统有良好的转矩和磁链控制效果。在建立MC驱动PMSM系统的数学模型的基础上,给出了MC驱动PMSM的MPTC设计方法。MPTC策略不仅使MC驱动的PMSM系统稳定运行,具有较好的转矩和磁链控制效果,而且输入侧PF能够达到1。与直接转矩控制(DTC)策略相比较,该策略具有更强的抗负载干扰能力和跟踪给定转速变化的能力。最后,通过仿真实验验证了该方法的正确性和有效性。     

电动汽车永磁同步电机直接转矩控制策略研究

针对轮毂式电动汽车用永磁同步电机(PMSM)的研究,为解决传统直接转矩控制(DTC)中存在的转矩脉动较大,快速性和稳态性能之间的矛盾等问题,提出了基于零电压矢量和自抗扰控制(ADRC)的控制策略。为减小不合理转矩脉动,该系统在传统直接转矩控制的开关表部分基础上加入了两个零电压矢量形成了新的开关表。同时,自抗扰控制技术被应用于速度控制器的设计中,用以实时补偿系统的扰动。通过对汽车加减速和进入隧道两个实际问题进行模拟仿真,仿真结果验证了基于零矢量和自抗扰控制的永磁同步电机直接转矩控制策略有效地提高系统响应速度,平衡快速性和稳定性的关系,同时,能明显减小转矩脉动,改善轮毂式电动车运行性能。     

发电机组柴油机转速自抗扰控制的应用

为提升发电机组用发动机的抗干扰能力,增强其竞争优势,从发动机转速控制角度设计一种基于扩张状态观测器变结构自抗扰控制器,来满足发电机组非线性、时变的工作特性。通过试验验证其设计的自抗扰控制算法与传统PID控制算法对发动机转速的控制效果。试验结果表明:发动机转速自抗扰控制算法能够满足发电机组稳态及动态频率特性需求,相对传统控制在抗扰性能上有所提高,满足跟踪需求。     

电主轴死区补偿的自抗扰控制下PMSM转矩脉动抑制方法

空间矢量脉宽调制死区效应对永磁同步电机电主轴的调速控制系统及转矩脉动有一定影响,为了削弱其不利作用,在永磁同步电机（permanent magnetsynchronous motor,PMSM）无速度传感器控制系统中,提出了一种新型的具有死区补偿的自抗扰 PMSM 控制方案,针对传统自抗扰控制策略下电机转矩脉动较大的缺陷,在原有的自抗扰控制策略中加入死区补偿。仿真实验表明,系统表现出很强的自适应能力和对系统扰动良好的鲁棒性,并且大大减小了系统的转矩脉动,电主轴的性能有所提高。     

变转速泵控马达自抗扰控制

变转速泵控系统具有动力学阶数高、强非线性、参数时变等控制难点。建立了交流永磁同步电机驱动的变转速泵控马达系统的完整数学模型。在模型简化的基础上，引入串级系统的思想设计自抗扰控制器。通过PID控制和自抗扰控制的对比仿真研究，验证了自抗扰控制器的控制性能。仿真结果表明，自抗扰控制器能较好克服系统阶数降低的影响，不但在基本恒定负载下响应快、跟踪精度高，而且在突变力矩干扰下时，展现出较好抗干扰能力。     

轧机液压APC系统自抗扰控制器设计

考虑到液压自动位置控制(APC)系统存在不确定外部干扰的特点,首先建立了液压APC系统的模型,然后根据对象的输入输出信息,利用扩张状态观测器(ESO)对扰动项进行了观测和补偿,并基于自抗扰控制技术设计了一个不依赖于对象模型的控制器.仿真结果表明:该控制器不仅有效地抑制了不确定外部干扰对系统的影响,同时对受控对象模型参数的变化也具有较强的鲁棒性.     

一种提高转矩控制系统性能的新型控制器

在传统异步电机转矩控制策略的基础上,将自抗扰控制器 (ADRC) 的核心环节--扩张的状态观测器 (ESO)引入速度环调节器,构造了一种基于ESO的新型控制器.建立了常规转矩控制系统和采用新型控制器转矩控制系统的仿真模型,并对仿真结果进行分析比较.仿真结果表明,采用新型控制器能有效改善直接转矩控制系统的性能,提高了系统运行的可靠性.新型控制器结构简单,易于实现.     

基于分数阶滑模观测器的PMSM分数阶积分滑模控制（英文）

针对永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor, PMSM)运行过程中内部参数变化和外部负载扰动影响控制性能的问题,提出了一种基于分数阶滑模观测器的PMSM分数阶积分滑模控制(Fractional order integral sliding mode control, FOISMC)策略。基于FOISMC技术,设计了分数阶积分滑模转速调节器,给出了能保证系统全局鲁棒性的全程积分滑模面设计方法。基于分数阶理论和滑模控制理论构造了分数阶滑模观测器,实现了对速度和转子位置角的高精度估计。利用滑模负载观测器对负载转矩进行了实时观测,并将观测到的负载转矩传递到转速控制器中,提高了系统抗负载扰动的能力。仿真实验验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于NDO的永磁同步电动机自适应分数阶滑模控制

针对永磁同步电动机(PMSM)驱动的高档数控机床进给系统易受参数变化、外部扰动等不确定性因素影响的问题,设计了一种基于非线性干扰观测器(NDO)的自适应分数阶滑模控制(AFOSMC)方法。建立了含有不确定性的PMSM动态数学模型。将自适应控制与分数阶滑模控制(FOSMC)相结合,抑制了整数阶滑模控制的抖振现象,且能实时调整切换增益,提高了系统的控制精度。然而,外部干扰会对系统产生极大的影响,因此采用NDO实时辨识外部干扰,将观测值作为前馈补偿引入AFOSMC中,以提高控制器的抗干扰能力。实验结果表明,基于NDO的AFOSMC方法有效地削弱了抖振现象,提高了进给系统的跟踪性能和抗扰能力。     

基于线性自抗扰的永磁同步电机速度控制研究

针对传统永磁同步电机速度控制采用双闭环比例积分控制算法,存在参数适应性差、抗干扰能力不足等问题,设计了一种基于线性自抗扰的永磁同步电机速度控制策略.采用这一控制策略,内环控制器和外环控制器均采用一阶线性自抗扰控制.仿真结果表明,基于线性自抗扰的永磁同步电机速度控制只需要整定带宽参数,与传统比例积分控制相比,具有转速抗干扰能力强、控制鲁棒性强的优点.