基于自抗扰的感应电机无模型预测电流控制

针对采用传统比例积分(proportional integral, PI)控制算法的感应电机在面对复杂扰动时控制性能降低的问题,基于矢量控制系统,提出了感应电机的自抗扰(active disturbance rejection control, ADRC)无模型预测控制(model-free predictive control, MFPC)方法。首先,结合转速环和磁链环数学模型,设计了转速环和磁链环的ADRC控制器,对负载变化和内参摄动产生的内外扰动进行观测并补偿。其次,为避免内环控制器对电机参数的依赖,基于无模型控制原理,建立了dq电流环的超局部方程,将控制量之外的变量视为干扰量,并引入非线性扩张状态观测器估计干扰量。最后,结合预测控制思想设计了电流环控制器,得到开关状态作用于逆变器。仿真与实验结果表明提出的算法相对PI算法有更好的抗扰性和鲁棒性,可以有效提高感应电机的动态和稳态性能。     

基于遗传算法的永磁同步直线电机PID控制研究

由于永磁同步直线电机系统运行过程中参数摄动和负载扰动等问题的存在,传统 PID控制器无法满足高精度伺服控制系统的要求。设计出一种基于遗传算法(GA)优化的 PID 控制器,并通过 Simulink 对永磁同步直线电机控制系统进行建模和仿真实验。仿真和实验表明,采用 GA优化的PID控制器与传统的 PID控制器在指定速度和负载扰动条件下相比,具有更好的动态稳定性和跟踪性能,能有效抑制参数摄动的影响并对负载扰动具有较强的鲁棒性,实验结果也证明了方案的有效性和可行性。     

感应电机调速系统的模糊神经网络控制研究

针对多变量、非线性、强耦合的感应电机调速系统,传统的PID控制和模糊控制均不能达到理想的控制效果的问题,依据空间矢量控制理论建立了感应电机的数学模型,提出了一种基于模糊神经网络的感应电机调速系统控制方法,并且在基于神经网络离线训练的基础上提出了在线调整网络参数的策略,实现了感应电机调速系统的高精度控制,并通过Matlab仿真进行了分析研究。结果表明,系统具有优良的动静态性能,且对电机参数的变化与负载扰动具有较强的鲁棒性。     

基于自适应滑模观测的无速度传感器感应电机间接磁场定向滑模控制

针对传统感应电机无速度传感器控制系统中参数变化和负载扰动对系统运行性能的影响,该文将滑模控制与自适应滑模观测器相结合,构成了感应电机无速度传感器的双滑模控制系统,并建立了该系统的SIMULINK仿真模型。系统仿真结果证实了在电机参数变化和负载扰动时,该系统具有无超调、鲁棒性强、动态响应快等优点。     

感应电机调速系统模糊神经网络逆鲁棒控制

以多变量、非线性、强耦合的感应电机调速系统为研究对象,采用模糊神经网络逆鲁棒控制策略,通过模糊神经网络加积分器来构造感应电机调速系统的动态逆系统,将二者串联重构成伪线性复合系统,基于内模控制,根据复合系统的特性设计鲁棒控制器,实现了感应电机转速的高精度鲁棒控制.仿真和实验结果表明系统具有优良的静态及动态性能,对负载扰动、参数摄动和未建模动态等具有很强的鲁棒性.     

基于自抗扰控制的双环伺服系统

为提高永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)伺服系统的抗负载扰动和参数摄动能力,提出一种基于自抗扰控制的位置–电流双环控制策略。分析伺服系统的扰动机理,构建基于离散最速控制综合函数的跟踪微分器进行位移规划,通过引入三阶扩张状态观测器,得到位置和转速复合控制的非线性自抗扰控制器,优化了系统结构,降低了参数整定难度。为进一步提高系统刚度和对突变负载扰动的响应能力,设计电流环自抗扰控制器,引入二阶观测器估计扰动量并进行扰动补偿,给出电流环线性自抗扰控制器参数的确定方法。仿真和实验结果表明,该控制策略能够减小外部转矩干扰和电机参数摄动对系统性能的影响,验证了基于自抗扰控制的双环控制方法的有效性。     

刚性联接双电机系统功率平衡控制策略

针对刚性联接双电机系统因参数摄动和负载变化导致的系统输出功率不均衡问题,基于转矩闭环矢量控制系统,提出了一种自抗扰模型预测(ADRC-MPCC)转矩交叉耦合功率平衡控制策略。首先,建立刚性联接双电机系统的统一数学模型,基于该模型分析了功率不平衡产生的原因;其次,通过确定合适的转矩反馈补偿系数,提高了系统中双电机的同步性能;最后,设计自抗扰控制器对转速环、磁链环和转矩环的扰动进行估计和补偿,并通过简化模型预测控制方法对逆变器开关状态进行选择,减少了控制器的运算时间。仿真与实验结果表明,提出的控制策略实现了参数摄动和负载扰动情况下刚性联接双电机系统的输出功率平衡,验证了功率平衡控制策略的有效性。     

基于扰动观测器和重复控制器的永磁直线同步电动机鲁棒控制

针对高精度直接驱动的永磁直线同步电动机伺服系统,研究其负载扰动、系统参数变化及端部效应等不确定性因素对系统伺服性能的影响,提出一种将扰动观测器(disturbance observer,DOB)和重复控制器(repetitive controller,RC)相结合的的鲁棒控制策略。基于DOB的鲁棒反馈控制器补偿了外部扰动、负载扰动、未建模动态、系统参数变化及不确定性等,保证了系统的速度鲁棒性能,但是DOB无法彻底抑制端部效应这种周期性扰动对速度品质的影响,为此,采用根据内模原理设计专门抑制周期性扰动作用的RC来消除端部效应对系统的不良影响。理论分析和仿真实验结果表明所提出的控制方案是有效的,采用该方案可明显提高系统的鲁棒性能。     

基于干扰观测器的磁通反馈式功率放大器

磁通反馈式功率放大器中存在的噪声、参数摄动以及其它非线性特征会影响磁悬浮效果。为了研究该问题,建立了磁通反馈式功率放大器及其负载电磁铁的仿真模型,其中引入了气隙变化对磁通生成模型的影响。针对单纯比例积分微分(proportion-integral-differential,PID)控制应用在磁通反馈式功率放大器中会产生磁通稳态输出抖动的问题,设计了一个新型干扰观测器(disturbance observer,DOB)。新型DOB采用多路传感信号综合观测的方式减小反馈信号处的噪声干扰对观测值的影响,并获得了比常规DOB更加稳定的系统等效效果。仿真结果表明,结合新型DOB结构的PID反馈控制方法能够很好的抑制因模型参数摄动、模型非线性特征和噪声而造成的稳态磁通输出抖动,其控制效果优于单独PID控制方法。     

感应电机无速度传感器控制系统的仿真研究

针对一种基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)的感应电动机无速度传感器直接转矩控制系统负载转矩和转速同时估计进行仿真。在直接转矩控制的基础上,通过定子侧可测量的电压、电流值,转速和转矩作为扩展状态量,构建一种无速度传感器的感应电机转速、磁链状态观测器,估算感应电机的负载转矩和转速。该方法能准确估算电机的真实状况,并对负载扰动、电机参数变化具有较强的鲁棒性。仿真结果表明,无速度传感器系统具有较强的动态控制性能,该系统具有抗干扰能力强、超调量小、响应快。     

SCARA机器人关节伺服系统中的干扰补偿控制

干扰是影响机电伺服系统性能的主要因素,综合考虑实际系统中模型参数不确定性和系统外部干扰,本文提出了采用干扰观测器(disturbance Observer,DOB)进行干扰抑制的方法。该方法对负载变化,模型不确定性等干扰均能有效抑制,且实现简单,在抑制周期性负载交变干扰上,优于传统PID控制器。论文在HL863-R101型SCARA机器人关节伺服系统中进行实验和验证,实验结果表明。DOB对SCARA机器人关节伺服系统的干扰有较强的观测和补偿控制能力。     

基于扰动观测器与最小二乘法惯量辨识的永磁同步电机控制

将扰动观测器(DOB)用于永磁同步电机(PMSM)的控制能够有效抑制外部力矩扰动,但由于PMSM参数存在时变和不确定性,导致DOB的控制品质下降。提出采用递推加权最小二乘法对变化后的转动惯量进行辨识,将修正后的转动惯量用于DOB。仿真试验表明,该方法能够高精度地对转动惯量进行实时在线辨识,提高了电机在变负载情况下的抗外部力矩扰动的能力。     

电流控制逆变型感应电机的神经网络逆系统控制

针对电流控制逆变器供电的感应电机系统的特点,提出了不依赖于对象精确数学模型与参数的感应电机神经网络逆系统控制方法.由静态神经网络加积分器来构造感应电机的逆系统,并与原系统串联,实现感应电机的转速和转子磁链真正的动态解耦.在此基础上,设计线性闭环调节器对两个解耦的伪线性子系统进行控制,获得优良的动、静态控制性能.仿真结果表明这种基于神经网络逆系统方法的控制策略可实现感应电机的高性能控制,且对电机参数的变化与负载扰动具有较强的鲁棒性.     

基于矢量控制的异步电机自抗扰控制

针对异步电机矢量控制系统在负载变化和电机参数变化时转速易受较大影响的问题,研究了采用自抗扰控制器(ADRC)对负载扰动和电机参数变化进行估计和补偿的方法。根据自抗扰控制器的数学特征和异步电机的数学模型,采用扩张状态观测器(ESO)对电机模型的参数摄动和变量耦合项进行观测并补偿,确定了矢量控制系统中自抗扰转速环控制器、自抗扰磁链环控制器、自抗扰d轴电流环控制器和自抗扰q轴电流环控制器的形式。仿真和实验结果表明,与传统的比例积分控制器(PI)相比,ADRC控制器对系统负载扰动和电机参数变化具有较好的鲁棒性和动态性能。     

基于谐波抑制和扰动观测器的磁通切换永磁直线电机联合控制方法

为解决磁通切换永磁直线(LFSPM)电机驱动系统推力波动较大的问题,研究其定动子双凸极结构引起的与位移相关的定位力以及参数摄动、外部扰动等非线性因素对电机运行稳定性的影响,提出了一种将谐波抑制算法和扰动观测器相结合的联合控制策略。首先,在分析磁通切换永磁直线电机定位力的基础上,通过注入谐波电流产生的电磁推力抵消定位力的主要谐波分量,从而实现对定位力的补偿;同时将参数摄动引起的电机模型误差和外部干扰视为系统扰动,利用扰动观测器对其进行观测,并将观测值作为补偿信号反馈到输入端以抵消扰动对系统的影响,在保证对系统扰动有较强鲁棒性的同时,提高系统的动态性能。最后,搭建了基于AD5435半实物装置的实验平台,并通过实验研究验证了所提控制算法的可行性和有效性。     

感应电机效率优化的自适应反步控制研究

针对感应电机的效率优化问题,推导出最优转子磁链表达式,在电机参数变化和负载扰动情况下,提出一种基于自适应反步法的感应电机效率优化控制方案,保证感应电机驱动系统的控制性能,提高系统的稳态运行效率.在转子磁链和电机转速不可测时,能够实现跟踪误差在原点全局稳定.采用跟踪微分器(TD)得到给定转子磁链和转速的微分.仿真和实验结果表明,在保证驱动系统本身控制性能的前提下,该方法实现了系统稳态运行高效率,与传统的PI调节器矢量控制方式相比,提高了轻载时系统的动态响应速度,具有实用价值.     

永磁同步电动机转速自适应模糊Backstepping控制

针对永磁同步电动机(PMSM)参数摄动和负载干扰情况下的转速跟踪控制系统,采用自适应算法估计负载扰动、粘性摩擦系数和转动惯量,利用自适应模糊系统逼近定子电阻和电枢电感等参数摄动造成的总的不确定性,并设计一种基于Backstepping的自适应模糊控制器.通过Lyapunov稳定性理论验证所设计系统的稳定性.对PMSM转...     

基于全局趋近律滑模的感应电机控制方法

为了提高感应电机控制系统的鲁棒性和响应能力,提出了一种基于全局模糊指数趋近律滑模的感应电机控制方法,研究了在感应电机矢量控制系统中,针对滑模控制中控制量的求取需整定多个参数带来的复杂性问题,以及传统滑模变结构控制中到达模态不具有鲁棒性的缺点,结合趋近律法设计了一种基于全局模糊指数趋近律的滑模控制方法,分析了控制器的设计方法,并对所设计的系统进行了仿真分析和实验研究。仿真和实验结果表明,基于全局模糊指数趋近律的滑模控制方法具有良好的动态性能且动态过程中有较小的超调,并且系统对于负载扰动具有较强的鲁棒性。     

永磁同步电机自适应鲁棒电流预测控制

针对传统永磁同步电机电流预测控制易受电机内部参数摄动影响的问题,研究一种考虑电机内部参数摄动的自适应鲁棒电流预测控制算法。基于Lyapunov稳定性判据,设计自适应扰动观测器在线观测d,q轴系统扰动,用以实时补偿电流预测控制器的输出电压,校正系统扰动引起的模型失配,提高电流预测控制的抗参数摄动性能。实验给定永磁同步电机定子电阻、电感以及转子磁链三种参数摄动情况,结果验证了该自适应鲁棒电流预测控制算法的优良性能。     

基于干扰观测器的永磁同步电机反推控制

为了改善具有外源干扰的永磁同步电机(PMSM)调速控制系统的控制性能,提出一种基于干扰观测器(DOB)的反推控制调速策略。首先,针对来源于PMSM外部系统的动态干扰,利用系统状态变量构造干扰观测器,并将DOB的设计问题转化为系统误差的稳定性问题。进一步,利用Lyapunov稳定性理论,获得基于线性矩阵不等式的DOB的存在条件和设计方法。然后,在实时重构干扰的基础上,采用反推控制策略来设计系统控制器,使系统具有良好的速度跟踪、转矩响应及干扰抑制性能。最后,通过MATLAB仿真和实验验证系统设计的有效性和可行性。仿真表明,与传统的PID控制相比,当设定速度为500 r/min,电机起动直至达到稳定状态所需时间从0.025缩短为0.008 s,转速峰值从680降至520 r/min。通过基于DSP的实验测试表明,所提出的控制策略响应速度快、超调量小、稳态精度高,能够有效抑制负载干扰。