开关磁阻电机分数阶PI调速控制器设计

在开关磁阻电机调速系统中,基于常规的PI控制,设计了分数阶PI转速闭环调速控制系统。在速度环和电流环中,分数阶积分用于积分环节,把分数阶微积分的扩展系统参数稳定域及比整数阶好的时域和频率特性用于非线性的开关磁阻电机调速控制系统中。采用直接离散法,将连续分数阶积分通过双线性变换离散化,并用连分式近似展开获得分数阶积分算子的数字实现。在MATLAB/Simulink中,建立了三相6/4极开关磁阻电机调速系统的仿真模型,与常规PI控制进行了比较,结果验证了该方法的有效性。     

基于分数阶滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制

为解决基于传统滑模观测器的永磁同步电机转速和位置估计精度不高以及抖振过大等问题,设计了一种分数阶滑模观测器。首先根据分数阶理论提出一种分数阶滑模趋近律,并证明其稳定性;然后将永磁同步电机的定子实际电流与估计电流的差值作为滑模面,利用分数阶滑模趋近律设计滑模观测器的控制律,获取反电动势后采用锁相环提取转速和位置;最后建立了永磁同步电机无传感器矢量控制的仿真模型。仿真结果显示新型分数阶滑模观测器不仅静态性能好,而且与基于指数趋近律设计的滑模观测器相比,具有动态跟踪速度快、观测精度高、抖振小等优点。     

基于ESO分数阶滑模调节的PMSM模型预测转矩控制

为了提高永磁同步电机调速系统的性能,提出一种基于扩张状态观测器的分数阶滑模预测转矩控制策略。采用扩张状态观测器对电机的综合扰动项、定子电流和反电动势进行实时观测,可快速准确得到它们的估计值并进行补偿;利用估计值构建分数阶滑模控制器来削弱系统抖振并提高鲁棒性;利用转矩和磁链无差拍预测控制,减少了遍历次数并降低了计算复杂度。通过仿真和半实物平台进行了验证,所得结果表明,所提出的方法能有效提升系统的鲁棒性,使电机具有良好的动态和静态性能。     

永磁同步电机的高阶终端滑模控制方法

提出一种基于高阶终端滑模的永磁同步电机转速控制方法, 提高了系统的鲁棒性和响应速度. 根据矢量控制原理, 设计了非奇异终端滑模面, 使得电机转速、直轴电流、交轴电流在有限时间内达到给定值. 同时, 采用高阶滑模消除抖振, 保证系统的稳定性. 仿真结果表明, 和PI控制方法相比, 电机转速能够更快地跟踪给定值, 并且, 系统对于负载扰动具有较强的鲁棒性.     

永磁同步电机的分数阶建模方法

将永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)整数阶模型推广到分数阶,构造结构相同的分数阶电机模型。针对整数阶电机模型,基于遗传算法设计最优PID控制器,将所设计最优PID控制器作用于分数阶模型。通过调节分数阶模型分数阶次可得到电机调速系统的一簇阶跃响应曲线,选取该簇曲线中动静态特性相对最好的曲线所对应的分数阶次作为永磁同步电机的分数阶模型阶次,从而构造出永磁同步电机的分数阶模型。通过软件仿真和结果分析可得本文所构造的分数阶永磁同步电机模型具有更好的动静态特性和描述效果。     

分数阶永磁同步电机系统的柔性控制

研究了分数阶永磁同步电机混沌系统稳定控制问题。在不消除非线性项的情况下,设计了柔性变结构控制器,实现了分数阶永磁同步电机系统稳定控制。同时,基于分数阶系统Lyapunov稳定判定定理对系统状态的稳定进行了证明。柔性控制器在兼顾系统稳定性能与鲁棒性的同时,缩短了系统的调整时间。最后,利用所设计的柔性控制器实现了分数阶永磁同步电机混沌系统的稳定控制,仿真结果验证了所设计控制器的有效性和可行性。     

基于MPC的无传感器永磁同步电机NFTSMC仿真研究

为了提高注塑机中永磁同步电机控制系统的运行可靠性,优化永磁同步电机的调速系统动态性能,提出了一种基于模型预测电流控制的无速度传感器永磁同步电机非奇异快速终端滑模控制策略.以模型预测电流控制作为电流控制内环,取代传统的PI调节器,能够有效地抑制电流纹波,提高电流的动态跟踪性能.根据非奇异终端滑模的设计原理,构造外环速度控制器,从而生成期望的q轴电流,提高了系统的稳定性.设计无速度传感器对电机运行转速进行在线辨识,实现对转速和转子位置准确地估计.并与传统的PI调节器进行对比,仿真与实验结果表明该控制策略具有较高的可靠性和快速性.     

基于模糊PI控制的无刷直流电机调速系统仿真

针对传统PI控制方法在对稀土永磁无刷直流电动机进行控制时鲁棒性差、精度低等缺点,提出了一种参数自整定模糊PI控制方法,即采用传统的PI控制与模糊控制相结合的新型控制方法。将方法应用于永磁无刷直流电动机双闭环调速系统的转速闭环中,并利用MATLAB软件中的模糊控制工具箱进行了系统的辅助设计与仿真。仿真结果表明,参数自整定模糊PI控制方法改善了电机的动静态性能,系统的鲁棒性和精度也大大提高。     

分数阶控制器在光电吊舱控制中的应用

主要对光电吊舱俯仰环采用系统辨识法进行数学建模,基于幅值裕量和相位裕量法对分数阶PIλDμ 控制器参数整定,采用AL-Alaoui+CFE脉冲响应不变法对控制器进行离散化实现,结合卡尔曼滤波器对模型进行仿真分析,结果表明基于卡尔曼滤波器的分数阶PIλDμ 控制器比纯分数阶PIλDμ 控制器具有更好的控制效果、更强的鲁棒性和抗干扰能力.     

永磁同步电机控制系统的仿真研究

关于同步电机优化控制问题,由于永磁同步电机是一个非线性、复杂时变系统,电流和转速具有强耦合性,采用传统滑块控制方式具有抖振现象,导致加入负载或负载扰动时系统控制性能变差.为了提高控制系统动态性能和鲁棒性,在分析永磁同步电机数学模型的基础上,提出一种滑模控制和自抗扰控制相结合的永磁同步电机控制系统.控制系统利用滑模控制对电机内环电流进行控制,外环采用自抗扰控制对转速进行控制,同时对系统负载扰动进行估计和补偿.在matlab环境下进行了仿真,试验结果表明,控制系统消除了滑模控制存在的严重抖振问题,提高了系统对负载及系统参数扰动的鲁棒性,具有较好动态和静态性能.     

基于梯度下降法的永磁同步电机弱磁控制仿真

永磁同步电机在运行过程中,弱磁轨迹若出现偏差会直接影响电机的运行效果。为提升电机运行质量,提出基于梯度下降法的永磁同步电机弱磁控制方法。分析永磁同步电机弱磁控制影响因素,建立永磁电机稳态电压方程与电磁转矩方程,获取永磁同步电机的弱磁移动轨迹。基于分析结果制定弱磁控制策略,结合梯度下降法在电机输出电流、电流被限制的情况下,计算电流的下降梯度与转矩角度,辨识电流的缩减方向,实现永磁电机的弱磁控制。实验结果表明,使用上述方法开展电机弱磁控制时,能够有效测试出电机直、交轴电流输出,电机转速能够达到电机期望转速,说明其控制效果较好。     

基于模糊PID控制的永磁同步电机控制器研究

为了提高复杂环境条件下永磁同步电机（PMSM）控制器的动态控制性能与抗干扰能力,分析了永磁同步电机的速度-电流（或力矩）双闭环控制调速结构,提出了一种基于模糊PID控制原理的速度环控制策略。速度环运行时,模糊PID控制器首先将永磁同步电机转速的误差及误差变化率进行模糊化处理,然后依据模糊规则进行模糊推理,并自动在线整定出速度环PID的三个系数（比例系数、积分系数、微分系数）,不仅减少了速度环的调节时间,也能增强抵御来自电流环（或力矩环）的干扰。仿真结果表明,当永磁同步电机的转速发生变化或负载发生扰动时,相比于传统的PID控制器,模糊PID控制器能提高系统的动态性能与鲁棒性。该方法用于永磁同步电机的控制是可行、有效的。     

基于扰动观测器的PMSM同步协调滑模控制

针对在负载扰动情况下多永磁同步电机控制系统出现电机转速不同步的问题,提出了基于扰动观测器的永磁同步电机同步协调滑模控制策略。从单电机高性能控制策略和三电机耦合结构角度出发,首先,在矢量控制基础框架下,设计了基于非线性负载转矩观测器的积分型滑模速度控制器,构成了单电机高性能矢量控制调速系统;其次,提出了一种基于PI速度补偿器的偏差耦合控制结构,相比传统的偏差耦合控制结构能较好地实现在负载扰动下三电机的转速同步协调运行。最后通过仿真验证了方法的有效性。     

基于广义预测控制和扩展状态观测器的永磁同步电机控制

在电动汽车等工况复杂的系统中,实现永磁同步电机驱动系统的快响应和强鲁棒性控制历来是研究的重点和难题.预测控制策略可实现快速的动态响应,但依赖电机的数学模型.本文结合广义预测控制理论和扩展状态观测器,提出了一种新型的永磁同步电机转速跟踪控制方法.首先基于连续时间非线性系统的广义预测控制方法,设计了速度跟踪控制器;然后针对外部扰动引起的电机性能下降问题,设计了扩展状态观测器估计系统扰动,通过对扰动量的补偿,提高了鲁棒性;而且控制器参数容易调节.试验结果表明,电机从静止到1000 r/min,与PI控制相比,超调量小,响应速度快.特别是在电机运行过程中外加负载扰动时,转速跌落更小,且更快的恢复到给定值.     

直线一级倒立摆分数阶控制器设计及仿真

针对直线一级倒立摆的稳定控制问题,设计了分数阶比例积分(FOPI和FO[PI])控制器。首先,根据Newton力学方法建立了倒立摆系统的数学模型。然后,采用基于向量的增益鲁棒性分数阶控制器参数求解简化算法,设计了分数阶比例积分控制器。最后,在MATLAB环境下进行了分数阶比例积分控制器参数整定方法的有效性验证,并且对倒立摆系统分别采用分数阶比例积分控制器和整数阶PID(IOPID)控制器进行了稳定控制仿真实验,并将得到的摆杆角度响应曲线进行了对比分析。结果表明:分数阶比例积分控制器对系统的稳定控制效果优于IOPID控制器,且在分数阶比例积分控制器中,FO[PI]控制器对系统稳定控制最好,响应时间较快、振荡幅值较小且具有鲁棒性。     

基于降阶EKF的永磁同步电机转速和磁链观测器

在永磁同步电机(PMSM)无速度传感器直接转矩控制中,针对扩展卡尔曼滤波(EKF)算法复杂、实时性较差等问题,提出了一种基于降阶扩展卡尔曼滤波器(REKF)的预估永磁同步电机磁链和转速的新算法。仿真结果证明该算法不仅延续了传统扩展卡尔曼滤波算法的优势,且算法更加简单,更易于数字化实现,鲁棒性好。     

永磁同步直线电机的分数阶超螺旋滑模控制

为了提高永磁同步直线电机的跟踪性能,增强系统的鲁棒性,本文提出了分数阶超螺旋滑模控制策略.首先,针对外部扰动以及系统的未知状态设计广义超螺旋观测器,其能够精确估计永磁同步直线电机的速度和外部扰动.其次,将分数阶理论和终端滑模控制理论相结合,提出有限时间收敛的分数阶超螺旋滑模控制器,以实现永磁同步直线电机的跟踪控制.最后,通过仿真对比验证所提方案的有效性.     

电动汽车永磁同步电机无位置传感器分数阶滑模控制技术仿真研究

针对无位置传感器永磁同步电机控制系统在启动时电机转速较低,电机的反电动势较小,信噪比太低无法满足精确估计条件的问题,采用一种分段启动控制策略,当系统转速较低或刚开始启动时,通过他控恒转矩起动方式;当电机转速较高时,通过建立分数阶滑模观测器来实现转子位置的准确预测,并通过分数阶滑模控制器实现对电机的控制。通过在Matlab/Simulink平台中的仿真,直流电压311V,开关频率设为5kHZ,给定初始参考转速为600r/min,在0.2s突加1.5N?m转矩,分数阶观测器能够实现电机的平滑启动,且达到良好的静态和动态控制性能,从而使电动汽车能够更加安全可靠,为汽车产业的可持续发展提供技术支持。     

容错逆变器驱动的PMSM双环预测控制的研究

为了提高三相四开关容错逆变器驱动的永磁同步电机调速系统的性能,提出了调速系统双闭环预测控制策略。在转速环中设计了带扰动补偿的模型预测控制方法,通过离散扰动观测器估计负载扰动并进行前馈补偿,与模型预测速度控制相结合得到[q]轴电流环的期望给定值。在电流环中设计了基于离散滑模的有限控制集模型预测控制方法。通过与传统PI、FCS-MPC方法进行仿真对比,验证了该方法在空载启动、给定转速突变以及存在负载扰动、参数变化时,可使容错逆变器驱动的永磁同步电机调速系统具有更好的动态响应能力和鲁棒性。     

基于模糊PI的PMSM弱磁和MTPA复合控制研究

永磁同步电机因为其结构简单、效率高、调速性能好等优点而被广泛应用,为了可以得到更宽的调速范围,需要对电机进行弱磁控制。传统的弱磁控制中没有充分利用电机电压,导致电机效率和带载能力下降。针对这一问题,提出一种将变交轴电压单电流弱磁控制与MTPA控制相结合的控制策略,充分利用电机电压,提高永磁同步电机的调速范围和效率,并用模糊PI调节器代替传统的PI调节,使电机运行时更加稳定。最后,通过仿真实验验证该控制策略的有效性和正确性,实现永磁同步电机在较宽调速范围内的稳定运行。