模糊MRAS方法在永磁同步电机无速度传感器控制系统中的应用

模型参考自适应系统(MRAS)由于结构简单,因而在无速度传感器永磁同步电机控制中被广泛采用,用来估算转子位置和转速,但是在周期性脉动负载工况时,MRAS中恒定单一的比例积分(PI)控制器不能很好地满足控制性能的要求。为了避免在不同转速和负载条件下复杂的PI参数调整,研究了基于模糊控制技术的永磁同步电机无速度传感器系统。该调速系统采用转子磁链定向的矢量控制作为其基本的控制策略,利用MRAS对转子位置和转速进行估算,提出了一种基于模糊控制的MRAS。该系统中应用模糊控制器替代PI控制器,省去了需要调整PI参数的麻烦。通过仿真证明了该方法的有效性和可行性,仿真结果表明,基于模糊控制的MRAS能够很好地实现周期性脉动负载工况下电机转子位置和转速的估算,具有较好的鲁棒性。     

基于模型预测MRAS的PMSM转子位置检测

提出了一种基于模型预测模型参考自适应(MRAS)的永磁同步电机转子位置观测器,它将电流法估算的定子磁链作为参考模型,电压法估算的定子磁链作为可调模型,磁链误差作为代价函数,通过预测控制搜索寻优的算法寻找最优转子位置,取代了传统MRAS中采用PI控制器作为自适应率的做法。该方案不仅省去了MRAS中PI参数调整的麻烦,而且提高了检测出的转子位置的精确性。在Matlab/Simulink环境下搭建仿真模型,仿真结果表明:该方法能提高模型参考自适应观测器对具有宽广调速范围的永磁同步电机转子位置检测的精度,转速更平滑,具有优越性和较高的可行性。     

基于模糊PI模型参考自适应的高速永磁同步电机转子位置检测

针对高速永磁同步电机转速高、调速范围宽的特点,该文提出了一种模糊PI模型参考自适应(model reference adaptive system,MRAS)观测器,实现了永磁同步电机转子位置检测。此方法将模糊PI调节器应用于模型参考自适应观测器,通过模糊控制器调整PI调节器的比例积分系数,以使PI调节器能在电机很宽的速度范围内都具有良好的动稳态性能,提高了模型参考自适应观测器对高速永磁同步电机转子位置的检测精度。最后,以带有风机负载的4 kW磁悬浮轴承高速永磁同步电机为研究对象进行了Matlab仿真和实验,实现了基于此方法的转子位置检测和速度估计,并分析了转子位置误差产生的来源以及补偿方式,证明所提方法适用于高速永磁同步电机的转子位置检测。     

一种变增益宽速度范围的永磁同步电机无位置传感器控制

针对永磁同步电机宽速度范围的运行需求,提出一种变滑模增益参考自适应(MRAS)无位置控制技术。采用模糊控制器对PI参数的调整作用,可在电机高、中低速时都有良好的动稳态性能,抑制了角度的低速振荡并减小了高速延迟,提高了高速永磁同步电机宽速度域内的转子位置检测精确度。与传统PI模型参考自适应观测器相比,此方法更适合转速高、调速范围宽、反电动势系数小的高速永磁同步电机转子位置检测。     

基于MRAS的永磁同步电机无位置传感器控制策略研究

针对机械式传感器的使用会增加调速系统成本、故障率等问题,基于模型参考自适应系统(MRAS)设计了永磁同步电机(PMSM)无位置传感器矢量控制系统。推导了MRAS算法获取PMSM矢量调速系统转速与位置过程,给出了系统的自适应律选择,并证明了该系统满足Popov超稳定性条件,保证了系统渐进稳定。最后通过MATLAB/Simulink仿真软件搭建了仿真模型,仿真结果表明所设计的无位置传感器调速系统在负载突变以及转速动态变化等工况下具有良好的控制性能。     

PMSM滑模观测器无位置传感器控制研究

永磁同步电机(PMSM)以其高效、大转矩输出而得到了广泛应用。现有永磁同步电机驱动系统调速多采用位置传感器获取转子位置以及速度信号,使得驱动调速控制系统成本增加,同时系统的可靠性也有所降低。针对此不足,研究了永磁同步电机的无位置传感器控制,深入分析并设计了基于改进滑模观测器的永磁同步电机矢量控制系统,通过引入锁相环技术解决了系统抖动问题,基于MATLAB搭建了系统仿真模型。最后以TMS320F2812DSP控制芯片为核心,搭建了实验测试平台,通过控制一台1 k W表贴式永磁同步电机,实现了永磁同步电机的无位置传感器滑模观测器控制,验证了所提出方法的正确性。     

一种新型滑模观测器的PMSM无传感器预测控制

为了提高永磁同步电机(PMSM)无位置传感器位置检测精度,提出了一种新型滑模观测器(SMO)的无位置传感器有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)方法,用于表贴式PMSM驱动采用FCS-MPC策略解决传统矢量控制无法满足系统快速响应的问题,并能有效地避免比例积分(PI)控制器的整定困难。利用增强的正交锁相环(eQPLL)从SMO的估计反电动势获得PMSM的转子位置角和转速,并将估计出的转子位置角和转速反馈到模型预测控制(MPC)模块,实现无位置传感器控制,增强了控制器的鲁棒性实验结果表明所提控制方法在无位置传感器位置和转速检测精度的提高上是可行的。     

基于MRAS和模糊算法的PMSM无传感器控制

基于对模型参考自适应(MRAS)算法估计永磁同步电机(PMSM)转速和位置原理的分析,针对传统的pi自适应律,提出了一种基于模糊自适应律的模型参考自适应复合控制算法.建立了永磁同步电机无速度传感器和带速度传感器的矢量控制仿真模型并进行分析,仿真结果表明与传统的模型参考自适应无速度传感器方法相比,改进算法后的系统具有更好的带负载能力,与带速度传感器控制系统相比也具有较好的控制性能.     

基于滑模观测器的PMSM无速度传感器研究

为解决传统机械传感器应用存在的诸多缺陷,针对永磁同步电机矢量控制系统,采用一种滑模观测器的无速度控制方法.该方法是通过测量永磁同步电机定子侧电流和端电压来计算出转子的实际位置,系统成本低、可靠性较高.根据滑模观测器原理,建立了基于滑模观测器的PMSM无速度传感器控制的系统模型.同时利用Matlab仿真工具建立无位置传感器的永磁同步电机仿真平台,仿真结果验证了滑模观测器法的有效性.     

基于ASMO的PMSM无传感器控制系统

针对永磁同步电机滑模控制策略中出现的抖振以及转子位置预估精度等问题,引入了基于静止坐标系的自适应滑模观测器代替传统的滑模观测器,用sigmoid函数代替传统sign函数,并且利用锁相环代替传统的反正切函数实现转速及转子位置估算。在理论研究和仿真验证的基础上,搭建了基于自适应滑模观测器的永磁同步电机无传感器伺服驱动系统的实验平台,结果证明了基于自适应滑模观测器的永磁同步电机无传感器伺服驱动系统的正确性和有效性。     

永磁同步电机模型参考自适应无速度控制研究

提出了一种表贴式永磁同步电机(PMSM)基于定子磁链的模型参考自适应系统(MRAS)无速度控制方法,利用其定子磁链观测器的电压模型和电流模型分别建立了MRAS无速度方法中的参考模型和可调模型;利用正实引理和Popov超稳定理论证明了该控制算法的稳定性并推导了其比例积分(PI)自适应律;在同步旋转坐标系下的小信号模型基础上介绍了PI控制器的参数设计方法。仿真与实验结果表明,所提方法能准确观测电机转速,具有良好的控制性能。     

基于q轴电流的模糊MRAS观测器PMSM无速度传感器控制

针对永磁同步电机的模型参考自适应系统（MRAS）无速度传感器技术对电机参数变化敏感、转速及负载突变后转速及位置估计值不精确等缺点,提出一种基于q轴电流分量的模糊PI模型参考自适应观测方法。在传统的MRAS观测器方法基础上,通过实时检测q轴电流分量,结合模糊算法实时调整MRAS中的PI参数,形成模糊MRAS观测器,以修正由转速、负载及电机参数发生改变带来的速度及位置检测误差。同时,针对观测器内部电机参数敏感的特点,通过对电机d轴注入阶梯电压信号,从而得到稳态d轴电流,并利用欧姆定律对电机定子电阻进行预辨识,使模糊MRAS观测器得到的转速及位置估计值更准确。最后,以400W表贴式永磁同步电机为实验研究对象进行了仿真以及实验分析,验证了该方法的有效性。     

基于FOSM-MRAS观测器的永磁同步电机MPTC系统

针对三相永磁同步电机(PMSM)控制系统的速度估计及调速问题,首先设计了新型的分数阶滑模变结构模型参考自适应(FOSM-MRAS)速度观测器,通过波波夫超稳定性定理保证了观测器的稳定性,该观测器综合了滑模变结构和模型参考自适应的优点。然后采用模型预测转矩控制(MPTC)策略,研究了永磁同步电动机MPTC系统,并设计了分数阶滑模速度控制器(FOSMC),通过李雅普诺夫稳定定理证明了其收敛性和稳定性。最后将速度观测器应用到了MPTC系统中,实现了无速度传感器控制。仿真试验表明,所设计的速度观测器提高了速度估计精度和鲁棒性,MPTC策略有效减小了转矩脉动,基于FOSMC的永磁同步电机无速度传感器MPTC系统具有良好的动态性能和静态性能,提高了系统可靠性。     

城轨牵引内置式永磁同步电机转速及转子位置检测

针对城轨牵引无传感器内置式永磁同步电机的运行要求,设计了一种基于新型滑模观测器的内置式永磁同步电机转速及转子位置观测器,通过电机电流的滑模观测模块对扩展反电动势进行观测,使用S型函数取代传统的离散控制律,以削弱系统“抖振”;采用转速参数辨识和转子位置角度的锁相环将转速与位置分开观测,以提高转速和转子位置的观测精度;采用变参数PI控制器替代传统的内置式永磁同步电机速度控制环中恒参数PI控制器,以改善系统动态性能.证明了该新型滑模观测器的控制系统的稳定性,开发了基于STM32F103嵌入式微控制器的滑模观测矢量控制系统,实验结果验证了该控制策略的有效性与可行性.     

一种用于SPMSM的改进型滑模模型参考自适应系统观测器

为了提高表贴式永磁同步电机（SPMSM）无传感器控制系统的精度和稳定性，针对传统PI控制存在鲁棒性不足的问题，提出了一种采用带有线性校正项的快速超螺旋滑模模型参考自适应系统观测器（FSTA-SM-MRASO）。所提观测器将快速超螺旋算法（FSTA）与模型参考自适应系统（MRAS）观测器相结合，构建了基于FSTA\|SM\|MRASO的SPMSM无传感器矢量控制系统。通过MATLAB/Simulink平台进行仿真，验证了所提策略的有效性。     

低速大转矩永磁同步电机矢量控制研究

低速大转矩永磁同步电机调速系统在负载频变时存在动态响应慢的问题,本文分析了永磁同步电机数学模型、无传感器控制和自抗扰控制原理后,提出了一种基于滑模观测的自抗扰控制方法,并将其应用于矢量控制中,以提高永磁同步电机的运行性能。与传统滑模观测器相比,该方法的观测器是采用饱和函数sat作为开关函数,并引入锁相环得到转子位置估计值的方法,来减小估计误差。此外,再对滑模观测器的输出值进行动态跟踪与实时补偿来设计出适用于永磁电机的自我补偿型自抗扰控制器,并将该方法应用到永磁同步电机矢量控制系统中。仿真结果表明：采用自抗扰控制器的矢量控制系统具有更好的抗扰动能力和跟踪精度,电机满载启动时无超调,负载转矩突然变化时,系统能快速响应。     

基于改进算法MRAS观测器的异步电动机模型预测控制

模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)是近年来在交流调速领域逐渐受到关注的一种优化控制算法。针对预测控制所需的转速和磁链参数,提出了将基于改进算法的转子磁链观测器作为参考模型的模型参考自适应(MRAS)观测器,该观测器消除了积分环节普遍存在的初始相位和直流偏置的影响,提高了转子磁链观测的准确性和转速辨识的可靠性。最后在Matlab/Simulink环境下搭建了基于无速度传感器的MPC仿真模型,仿真结果验证了MPC的优越性和MRAS观测器的准确性。     

采用ESO的自适应算法在PMSM无位置传感器控制中的应用

分析了模型参考自适应 (Model reference adaptive system,MRAS)实现永磁同步电机无位置传感器控制的原理,针对传统的MRAS抗扰动性差,位置估计误差大的问题,提出采用扩张状态观测器（Extended State Observer,ESO）代替传统PI观测器。ESO不仅能提高转子位置的估计精度,其观测的负载转矩还能用作前馈补偿,以减小负载转矩扰动对系统的影响。试验结果表明,在负载和速度突变情况下,使用新型变结构模型参考自适应（MRAS_ESO）估算的转速较传统MRAS的抗干扰性能力更好,系统的鲁棒性更强。     

基于MRAS和磁链补偿的无速度传感器永磁直线同步电机直接推力控制

永磁直线同步电机(PMLSM)直接推力控制系统中的传统机械传感器在恶劣工况下难以准确获取控制系统反馈信息。将模型参考自适应算法应用到PMLSM,设计了基于模型参考自适应系统(MRAS)的无速度传感器直接推力控制系统,依据辨识得到的磁链位置重新构建了一种磁链观测器,对磁链进行补偿,减小了直接推力控制推力响应的波动。通过仿真,证明了基于MRAS和磁链补偿的无速度传感器PMLSM直接推力控制系统能够准确地辨识初级的速度和位置信息,得到了较好的动静态性能。     

基于三电平逆变器和模型预测的电机控制方法

提出一种基于NPC三电平逆变器驱动的摆臂结构伺服方法,以优化在大惯量随动系统中永磁同步电机伺服系统的控制性能。使用三电平逆变器驱动,同传统的两电平逆变器相比,减小了电流谐波。在速度环中加入模型预测控制(MPC)算法,来改善系统的动态性能。引入了扩展状态观测器来估计集中扰动,并在MPC速度控制器中添加了基于估计扰动的前馈补偿项以在强扰动的情况下保证控制稳定性。在由永磁同步电机构成的实验台上对该方案的控制效果进行了验证。