永磁同步电机滑模调速系统新型趋近律控制

基于传统指数趋近律的滑模控制(SMC)系统在永磁同步电机(PMSM)调速系统中应用广泛。但是该算法在SMC系统做趋近运动时,存在明显抖振,控制精度无法应对复杂情况。为了抑制系统抖振,提高PMSM调速系统的动态和稳态性能,在传统指数趋近律的基础上引入加权积分型增益,提出了一种新型趋近律。加权积分型增益的引入使系统在滑动模态阶段滑模面函数和积分结果可以同步趋近于零,从而有效抑制系统抖振。依照所提出的新型趋近律,设计了速度控制器,并应用到PMSM矢量控制系统中。分别利用软件仿真和硬件试验与传统指数趋近律控制进行了比较,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

永磁同步电机模糊滑模无位置传感器控制

针对滑模量在滑模面切换以及速度非线性变化而致使的系统抖振问题,提出一种超旋转滑模模糊观测器。滑模观测器(SMO)存在的高频抖振会对电机控制系统产生很大的影响,导致电机产生转速波动和稳态误差。为了削弱SMO的抖振问题,首先对滑模动态变量的趋近速度动态变化导致的抖振问题,通过引入模糊逻辑理论使得系统状态量趋动速度智能化,设置模糊规则以达到智能动态化速度,以系统动态变量趋向切换面的距离与状态量动态趋向速度为规则因子,动态智能化趋向速度;其次对系统变换函数导致的系统抖振,进一步采用连续函数F(s)代替不连续的sgn(s)符号函数。该方案有效削弱了系统的抖振问题,相较于SMO控制提高了系统的稳定性。     

永磁同步电机模糊滑模速度控制器设计

在永磁同步电机(PMSM)的速度控制系统中,滑模控制(SMC)以其鲁棒性强的优势得到了广泛的应用。传统的SMC系统存在着转速超调量大、响应速度慢、抖振等问题。为了解决上述问题,提出一种新型的模糊滑模速度控制器(FIMSMC)。首先,针对系统趋近速度动态控制问题,系统引入模糊逻辑通过系统状态量趋近滑模面的距离与滑模增益设置模糊规则,使得滑模趋近速度动态变化;其次,针对系统切换函数导致的抖振问题,采用连续的sigmoid(s)函数代替不连续的sgn(s)符号函数,使得系统可以平滑切换。该方案提高了控制系统的响应速度、实现了系统更优的启动性能并增强了控制系统的抗干扰能力,FIMSMC相比于传统SMC系统动态性能有了明显的改善。最后,通过仿真和实验验证了控制系统的有效性。     

永磁同步电机调速系统的模糊趋近律滑模控制

为了满足永磁同步电机调速系统的高性能控制和鲁棒性的要求,将滑模变结构控制中的趋近律与模糊控制相结合,研究了一类算法简单、易于实现的模糊趋近律滑模控制器。该控制器根据切换函数的大小,利用模糊规则实时调节趋近律参数,解决了系统趋近运动的快速性和抑制抖振的问题。通过永磁同步电机矢量控制系统的仿真实验表明,应用模糊趋近律滑模控制器作为转速调节器,使转速快速响应、快速稳定、无超调,有效地提高了系统的动态性能,对参数变化和外部负载扰动具有较强的鲁棒性,同时削弱了系统的抖振现象。     

永磁同步电机的模糊滑模控制

为了实现高性能永磁同步电动机伺服系统快速而精确的位置跟踪控制,在滑模控制策略中引入模糊控制算法,设计了基于模糊规则的滑模控制器。通过理论分析和控制仿真,证实了模糊滑模控制很好地解决了抖振问题,对参数变化和负载扰动具有较强的鲁棒性,永磁同步电机可获得优良的位置跟踪效果。     

永磁同步电机的模糊滑模控制

为了实现高性能永磁同步电动机伺服系统快速而精确的位置跟踪控制,在滑模控制策略中引入模糊控制算法,设计了基于模糊规则的滑摸控制器。仿真结果显示模糊滑摸控制较好地解决了抖振问题,对参数变化和负载扰动具有很好的鲁棒性,永磁同步电机可获得很好的位置跟踪效果。     

内置式永磁同步电机无抖振非线性滑模控制

提出了一种内置式永磁同步电机(IPMSM)无抖振非线性滑模控制新方法。分析了IPMSM非线性输入输出解耦技术;考虑了模型不确定性的上限边界,然后设计了一种新型无抖振滑模变结构控制器;最后,在基于数字信号处理器(DSP)TMS320F2812的IPMSM实验平台上的实验结果表明,系统有效减小了抖振现象,获得了满意的动、稳态和抗干扰性能。     

永磁直线同步电机的自适应增量滑模控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)直接驱动伺服系统易受参数变化、外部扰动、端部效应等不确定性因素的影响,提出了一种自适应增量滑模控制(AISMC)方法。通过利用系统先前的状态信息和控制动作来设计增量滑模控制器,同时选择饱和函数作为切换函数,不仅削弱了抖振,而且提高了系统的跟踪性能。然后利用自适应控制来观测和补偿参数变化与外部扰动等不确定性因素的影响,并对不确定性参数的界限进行实时估计,设计出自适应增量滑模控制器。从理论上分析证明了此控制器可以保证系统收敛,具有快速的收敛速度,提高了直线伺服系统的跟踪性能。通过系统实验,证明了所提出的AISMC方案的有效性,与滑模控制(SMC)相比,基于AISMC的系统具有较强的鲁棒性和精确的跟踪性,明显削弱了抖振现象。     

永磁同步电机模糊滑模控制系统的研究

针对永磁同步电机电流和转速强耦合的特点,设计了一种基于模糊滑模控制的非线性电机转速控制器。应用模糊控制实现滑模切换部分的控制,减轻了传统滑模控制的抖振现象。建立了采用该控制器的永磁同步电机转速控制系统的仿真模型。仿真结果表明,控制方法有效地实现了电机的转速跟踪,具有良好的动、静态特性和鲁棒性。     

具有增益调度切换增益的永磁同步电机滑模控制

滑模控制器的切换增益需要随着参数摄动和外部扰动变化,但是增大切换增益会加剧系统抖振。针对这一问题,采用增益调度和自适应相结合的方法对永磁同步电机滑模控制器的切换增益进行实时整定。该方法根据自适应律在线调整切换增益系数的边界范围,同时以关于直轴、交轴电流的积分滑模面函数作为调度变量,在允许边界范围内对切换增益系数进行增益调度。所设计方法在保证系统鲁棒性的前提下,削弱了系统抖振,改善了控制性能。     

永磁同步电机转速快速动态滑模控制

针对永磁同步电机转速控制系统,运用矢量控制技术,并采用快速动态滑模控制方法分别设计了电机的速度和电流控制器,通过李亚普诺夫稳定性理论证明了系统的稳定性。设计控制器时将滑模控制中的不连续项转移到控制量的一阶导数中,从而能有效降低系统抖振;采用快速终端滑模的思想设计了滑模趋近律,从而可使系统快速收敛。结合永磁同步电机驱动的连铸结晶器正弦/非正弦振动控制系统对电机转速为恒值或变角速度的实际要求,对电机速度控制系统进行了仿真。仿真结果表明,电机角速度能快速跟踪给定的恒值或时变角速度信号,控制量的抖振得到了有效抑制,系统对负载扰动具有良好的鲁棒性。     

基于滑模观测器的永磁同步电动机无位置传感器运行

剖析了永磁同步电动机本身的数学模型,分析了如何设计滑模观测器的方法,搭建了一个永磁同步电动机的系统平台,该平台是基于滑模观测器无传感器的技术基础并用矢量控制来实现,最后对该平台的性能进行试验并分析了实验波形。实验结果表明该系统性能良好,运行稳定,可以满足中小型运动控制系统的需求。     

全局滑模控制在永磁同步电机位置伺服中的应用

为了简化位置伺服控制中滑模面的设计,将典型的梯形速度波形设计成指数形式,采用速度和位置两段滑模来代替四段滑模.这样既减少了设计的复杂程度又可应用新的全局滑模和变指数趋近率来提高系统的鲁棒性和消除抖振,并且采用线性化设计、积分消除静差等措施来实现精确的位置定位和速度控制.仿真和实验均证明了该方案对系统参数不确定、外部扰动和噪声具有强鲁棒性.系统的动态、静态品质优良,滑模变结构的抖振也得到了明显抑制,所设计的滑模控制方案是可行和优越的.     

基于模糊滑模观测器的永磁同步电机进给系统速度估计

为解决目前伺服系统中采用机械位置传感器所存在的诸多缺点,提出一种用于永磁同步电机(PMSM)进给系统的模糊滑模速度观测器,实现无速度传感器控制。针对传统滑模观测器的抖振问题,采用Sigmoid函数代替传统理想开关函数,并引用模糊控制器自适应调整滑模增益以减小抖振,实现软切换连续控制。估计反电动势可以直接由控制函数的输出获得,省略了传统观测器中的低通滤波器和相角补偿。利用李亚普诺夫函数证明了设计的滑模观测器的渐进稳定性。仿真结果表明:设计的模糊滑模观测器能够对PMSM转子速度进行精确辨识,并有良好的动、稳态性能。     

基于加权积分型增益的永磁同步电机滑模控制

针对传统滑模控制器(SMC)存在抖振、动静态特性不佳的问题,提出一种基于加权积分型增益的SMC。新型趋近律在传统指数趋近律的基础上引入加权积分型增益,并经过李雅普诺夫定理验证滑模面的可达性。将加权积分型增益SMC与传统、积分型增益SMC进行对比。仿真结果表明,所提加权积分型增益SMC能够改善传统SMC的抖振,减小滑模观测器的估算偏差,并且具有快速性和对外部干扰的不敏感性,证明了所提控制策略的有效性与优越性。     

基于变指数趋近律的永磁同步电机滑模控制

为进一步抑制永磁同步电机(PMSM)调速系统控制所产生的不稳定性问题,在传统指数趋近律基础上,设计了一种新型的趋近律。在传统指数趋近律的等速项中新加一个以滑模面s为变量的函数,同时对传统符号函数进行改进优化,进行曲线的平滑处理,以及进行改进趋近律的存在性、可达性证明。以改进后的趋近律构建滑模速度控制器,搭建系统的Simulink仿真模型,与PI控制方法、传统指数趋近律方法进行仿真效果对比。仿真结果显示,改进后的趋近律达到了减小抖振和提高抗扰性能的目的,各方面提升效果更加显著。     

基于新型滑模算法的永磁同步电机转速控制研究

针对永磁同步电机调速系统中PI控制器无法满足高精度控制要求的问题,提出了一种基于新型趋近律的滑模变结构控制方法。该趋近律在指数趋近律和幂次趋近律的基础上,加入了系统状态变量,有效地抑制滑模控制器在滑动阶段的抖振;等速趋近项与滑模面切换函数关联,保证其在s=0附近有效地稳定趋近,削弱抖振;指数趋近项与系统状态变量x_1关联,提高趋近速度。采用李雅普诺夫函数对其进行稳定性分析。经过与PI速度控制器以及传统的滑模控制器进行仿真比较,分析了空载起动、突加负载和变速运动3种情况下的控制效果,结果表明:采用新型滑模控制器可实现快速稳定趋近,并具有稳定性高、抗负载扰动能力强的优点。     

基于改进快速幂次趋近律的永磁同步电机滑模控制

针对永磁同步电机(PMSM)滑模控制指数趋近律中趋近速度与抖振之间的矛盾问题,基于快速幂次趋近律提出一种幂次项系数自适应调节的新型趋近律。所提趋近律将系统状态引入幂次项系数中,实现了系统状态由较远处到滑模面附近的趋近过程中加入幂次项的作用,在保证幂次项特点的前提下,动态响应过程的收敛速度大大提高。负载转矩是滑模速度控制器中的一个扰动项,设计了带有幂次项的滑模观测器,将观测值作为转矩前馈补偿。仿真结果表明,与快速幂次趋近律相比,所提趋近律具有更快的收敛速度,负载观测器能准确跟踪负载变化,提升了系统抗扰性能。     

永磁同步电机滑模变结构调速系统动态品质控制

为了提高永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)调速系统的动态品质,提出了一种新型指数趋近律,与常规指数趋近律不同,该趋近律将趋近速度与系统状态量的变化相关联,克服了常规指数趋近律的缺点,有效抑制了滑模的固有抖振问题,并增大了趋近速度.将该趋近律应用于永磁同步电动机调速系统,设计了基于新型指数趋近律的滑模变结构速度控制器,以取代传统PI 调节器.仿真和实验结果表明,该速度控制器能够有效地提高系统的静态、动态特性与鲁棒性.     

基于新型滑模扰动观测器的永磁同步电机控制

为了提高永磁同步电机(PMSM)的控制精度与鲁棒性,并减小外界扰动对控制的影响,提出了一种新型趋近律的控制方法,解决了传统趋近律在收敛速度与滑模抖振之间存在冲突的问题。首先,在传统幂次趋近律的基础上提出设计了一种分段式的幂次趋近律,并在第二段幂次项后面添加一项线性项,可以更好地抑制抖振。然后,以负载转矩和转速为状态变量设计了一种滑模扰动观测器,并将观测结果反馈到速度控制环,进一步提高了控制系统鲁棒性。最后,通过仿真试验验证了该理论和方法的有效性与可行性。