基于SMO的开关磁阻电机无位置传感器控制仿真研究

针对开关磁阻电机中位置传感器的引入用所带来的结构复杂程度以及系统的成本的提高、电机可靠性以及坚固性降低等问题,提出了一种新的基于滑模观测器的开关磁阻电机无位置传感器控制方法:采用五点法磁链模型,结合滑模观测器实现了转子位置无位置传感器控制。该方法以转速以及电机转子位置作为状态变量,以实际磁链以及估算磁链的偏差作为滑模面,构建出了滑模观测器,对转子位置进行了间接检测。然后利用Matlab仿真软件搭建出了12/8极开关磁阻电机的仿真模型,并在Simulink环境下对开关磁阻电机进行了仿真研究。研究结果表明,所给出的无位置传感器控制方法可以有效地估算出电机的转速以及转子的位置,测量得到的转子位置误差小,具有较好的鲁棒性以及抗干扰能力,动态性能较好。     

无轴承开关磁阻电机滑模观测器间接位置检测研究

针对无轴承开关磁阻电机中引用位置传感器所带来的结构复杂、成本高等问题,以12/8极三相双绕组电机为例,采用一种基于滑模观测器的无轴承开关磁阻电机间接位置检测的控制策略.该控制策略以转子位置和转速作为状态变量,以实测主绕组电流和悬浮绕组电流与估算电流的偏差作为滑模面,构建滑模观测器进行转子位置辨识和转速估计.在Matlab/Simulink中搭建无轴承开关磁阻电机的滑模观测器模型并进行仿真分析.仿真表明:所采用的间接位置检测方法可有效估算出电机的转速及转子位置,并具有较好的跟随性及鲁棒性.     

开关磁阻电机全速范围无位置传感器转矩优化

考虑到目前开关磁阻电机无位置传感器都有其转速应用的限制范围,具有不能覆盖电机起动阶段全部速度范围的缺点,提出了基于滑模观测器和相电流梯度法相结合的全速范围无位置传感器技术,以滑模观测器为基础建立了转子位置估计误差校正模块。误差超过阈值时采用相电流梯度法估计转子位置,误差处在允许范围内采用滑模观测器法估计转子位置。仿真结果验证了方法的可行性,其能有效地减小因滑模观测器法估计转子初始位置误差较大引起的转矩波动,能够实现起动阶段转子位置的精确检测,确保了在全速范围内位置估计的精度。     

基于滑模自抗扰控制的开关磁阻电机调速系统

开关磁阻电机的双凸极结构和开关电源供电方式使其电磁场存在非线性饱和特性，致使其运行时转矩脉动大，传统控制方法很难完成平稳调速。针对该问题，提出开关磁阻电机调速系统的滑模自抗扰控制策略。首先，内环根据开关磁阻电机数学模型设计自抗扰电流控制器，提高电流的响应速度和鲁棒性；其次，外环设计滑模速度控制器取代传统的PI控制器，并证明了系统的稳定性，增强了速度的鲁棒性；最后利用仿真与实验验证该控制策略的有效性。与传统的开关磁阻电机调速系统控制策略对比，能有效改善启动电流过大、转速超调和转矩脉动问题，提高了系统的响应速度和鲁棒性。     

基于滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制研究

针对永磁同步电机无位置传感器高动态性能控制问题,对传统矢量控制存在电流内环PI控制器对系统性能的影响以及传统滑模观测器中动态转子位置角估计不准、稳态转速估计不精确等观测器性能进行了改进,提出了一种基于改进滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制方法。根据永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,选择了电机d、q电流作为状态变量,利用前向欧拉法推导出永磁同步电机d、q轴电流的预测模型。通过实时评估价值函数选出使得下一时刻电流跟踪效果最好的电压矢量,将其对应的开关状态作用于逆变器。同时,推导表贴式永磁同步电机的滑模观测器模型并对其观测出的转子位置角和转速进行补偿,得到较为精确的估算值。最后将算法在Matlab/Simulink进行了仿真试验。研究结果表明:所提出的控制方法动态性能好、稳态精度高。     

基于干扰观测器的直线电机速度控制研究

永磁同步直线电机传统模糊PID控制难以适应变负载工况。针对这一问题,建立永磁同步直线电机数学模型,利用模糊PID,通过设计干扰观测器对因负载变化带来的干扰进行补偿,来实现对永磁同步直线电机速度的精确控制。通过对控制策略进行仿真验证,证明基于干扰观测器的模糊PID控制策略的控制效果明显优于传统的模糊PID控制。     

改进扰动观测优化轮毂电机无位置控制

为提高车体内置式轮毂永磁同步电机驱动系统的控制可靠性,针对传统扰动观测造成的噪声放大问题,提出基于改进扰动观测器的反电动势电机无位置传感器控制算法,算法将电流反电动势作为观测干扰量进行建模,以实现扰动准确估计,进而通过反正切估计转子的精确位置,同时基于转子速度进行位置误差补偿,实现无位置传感器电机的鲁棒控制,仿真实验表明,改进算法在在电机不同工况和负载下能准确估计转子位置,具有较好的适应能力和位置跟踪补偿能力,验证了算法的有效性。     

高加速度直线伺服系统高精度运动控制器设计

在中国国家自然科学基金重大项目《先进电子制造中的重要科学技术问题研究》资助下，针对先进电子制造装备中的核心问题——高加速度直线伺服系统的高精度定位控制展开研究。就高加速度直线伺服系统的高精度定位控制控制算法，高加速度直线伺服系统高精度运动控制器设计所涉及的理论研究进展提出总结报告。 针对影响系统性能的摩擦力和外部扰动，提出基于LuGre动态模型的摩擦力补偿控制、基于LuGre模型的摩擦补偿与干扰观测器相结合的控制方案、改进型干扰观测器结构(IDOB)、具有前馈控制的鲁棒内模控制结构、自适应鲁棒滑模控制算法等5种控制方案     

基于负载观测器的PMSM分数阶滑模位置控制

针对永磁同步电机位置控制系统,设计分数阶滑模变结构控制器,以代替传统PID三闭环串级控制结构的转速环和位置环控制器。针对电机运行时负载转矩会受到外界干扰的问题,设计负载转矩观测器。仿真结果表明分数阶滑模控制器有良好的动态和稳态性能以及良好的鲁棒性。     

基于滑模观测器的无速度传感器技术在PMSM中的应用

针对传统速度传感技术在工程应用中存在的安装精度、应用环境、成本等问题,提出了滑模观测器的无速度传感器技术,设计了基于电机模型的滑模观测器用于估算电机的转子位置和速度,针对传统的滑模变结构中采用切换开关引入的抖振问题,提出了使用饱和函数消弱抖振。在Simulink中进行了建模和仿真,并在基于TMS320F2812的实验平台上进行了算法实现。研究结果表明:基于滑模观测器的无传感器技术可精确地估算出电机转速,替代传统传感器进行双闭环矢量控制,从而提高系统的可靠性。     

基于动态滑模的起重机位置控制系统设计

给出了起重机电机负载系统的数学模型,以此模型为基础,采用动态滑模控制理论,分别设计了系统的磁链动态滑模控制器和位置动态滑模控制器,考虑到系统转子磁链无法直接测量,设计了转子磁链观测器;为保证动态滑模面的物理可实现性,对系统的不确定干扰设计了自适应律,进行自适应估计。仿真结果表明系统具有较好的动态性能,较高的位置控制精度及对干扰具有良好的鲁棒性。     

复合滑模控制在精密PMLSM激光切割运动平台的应用

针对永磁直线同步电机激光切割运动平台的位置伺服控制低抖振、高精度、强鲁棒的要求,在传统双幂次滑模趋近律的基础上,提出一种变边界层的双幂次滑模趋近律带滑模扰动观测器的复合趋近律滑摸控制方法。变边界层方法是对控制系统的控制精度要求和降低抖振的权衡,而所提出的方法又继承了传统双幂次滑模趋近律方法的有限时间收敛特性。为了降低控制系统设计的保守性,设计了一种基于超螺旋算法的滑模扰动观测器对系统的未知扰动进行估计,并在此算法中添加一个幂指数,通过仿真实验证明了提高幂指数的数值可加快未知扰动的估计值的收敛速度。结合Lyapunov稳定性理论,证明了闭环系统的稳定性。最后,搭建了用于激光切割的永磁直线同步电机平移试验台对所提出的控制器进行测试。实验结果表明:本文所提出的控制器的位置跟踪误差不超过1μm,且误差波动较小,能够满足伺服控制系统的要求。     

基于滑模观测器的无传感PMSM驱动控制系统的研究

为了研发一种可以取代传统有位置传感器的无传感器PMSM驱动控制系统,在分析滑模变结构控制理论(SMC)及永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上,建立起基于滑模观测器(SMO)的无传感PMSM矢量控制系统的数学模型,并搭建了采用id=0矢量控制策略的无传感PMSM矢量控制系统的仿真模型并进行仿真研究.结果表明,应用滑模...     

基于干扰观测器的时滞非线性切换系统滑模控制方法

为实现更加精准的时滞非线性切换系统滑模控制,应用干扰观测器设计一种新的系统滑模控制方法。构建时滞非线性切换系统模型,针对系统在发生结构变化时会产生复合干扰变化的情况,设计了一种非线性切换干扰观测器,实施系统不连续干扰的估计。通过 Backstepping 方法结合干扰观测器,设计一种切换滑模控制器,依据标量非线性特性打造一个滑模面,通过滑模控制器算法使时滞非线性切换系统能够满足滑模面的实际可达性条件,完成切换滑模控制器设计,实现系统的滑模控制。对设计的滑模控制方法进行测试,实验中选择的时滞非线性切换系统为一种变后掠翼 NSV 。实验结果表明,该设计方法能够实现较为准确地切入信号跟踪,表现出了很好的切换复合干扰估计性能。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制

为解决永磁同步电机（PMSM）控制中机械式位置传感器带来的成本及可靠性等问题,将滑模观测器技术应用到PMSM矢量控制系统中。该系统采用滑模面及滑模等效控制方法,通过选择足够大的滑模增益,在观测电流和实测电流之间的误差上构建滑模面,对电机反电势进行观测以得到转子位置角,并基于Lyapunov稳定性判据对滑模观测器的收敛性进行了分析;建立了应用滑模观测器的PMSM无传感器矢量控制实验系统,设计了位置及速度滑模控制器。进行了1500r／min稳态及正负转速切换的角度估算实验,实验结果验证了该方法的有效性。研究结果表明,基于滑模观测器的无传感器控制策略能准确估计出PMSM的转子位置角,从而得到转子速度,且系统具有较好的动、静态特性。     

基于互补滑模的起重机械电机位置伺服控制

以提升起重机械电机位置控制响应精度为目标,提出基于互补滑模的起重机械电机位置伺服控制方法。通过构建起重机械电机数学模型,分析位置伺服控制器状态和机械运动状况,以固定结构控制位置响应的加、减速过程,以互补滑模变结构控制位置响应匀速过程,确定起重机械电机的速度曲线,利用阶梯型曲线逼近指数型曲线,实现起重机械电机速度控制,并设计三阶线性扩张状态观测器( ESO )预估位置伺服控制器的各状态量,消除伺服控制的噪声及抖振,提升起重机械电机的位置互补滑模伺服控制效果。实验结果表明,低速空载、负载下电流曲线光滑、无频率波动,该方法在不同给定脉冲下均可实现位置伺服控制的快速响应,定位准确度高且无超调,位置伺服控制效果突出。     

Anti-disturbance speed control of low-speed high-torque PMSM based on second-order non-singular terminal sliding mode load observer

This paper presents an anti-disturbance speed control of low-speed high-torque permanent magnet synchronous motor (PMSM) based on the second-order non-singular terminal sliding mode load observer. According to the coordinate transformation theory, the mathematical model of PMSM is established. Subsequently, the second-order non-singular terminal sliding mode observer (SNTSMO) is designed to observe the changes of load disturbance in the PMSM system. The SNTSMO combines the advantages of both high-order sliding mode and non-singular terminal sliding mode to achieve the fast convergence and no chattering. Next, the sliding mode controller (SMC) is designed to achieve speed loop control of PMSM. Then, the anti-disturbance compound speed controller is established on the basis of SMC and SNTSMO, wherein the feed-forward compensation is used to reduce the disturbance from the load. Finally, the numerical simulations and experiments are presented according to the schematic diagram of the designed compound speed controller of PMSM. The results demonstrate that the designed SNTSMO can precisely estimate the load disturbance and suppress the effects of buffeting in the traditional sliding mode observer (SMO). Additionally, the designed compound speed controller of PMSM can achieve smooth speed control in the presence of load disturbance, achieve the purpose of anti-disturbance speed control and further improve the robustness of the control system.