基于自适应广义滑模观测器的风力发电系统故障重构

针对风力发电系统的状态估计和执行器故障重构问题,提出一种自适应广义滑模观测器。通过构建一个增广系统,使得执行器故障成为系统状态的一部分。设计广义滑模观测器对增广系统进行状态估计从而获得所需的故障信息。针对实际风力发电系统中故障上界未知的问题,设计一种自适应算法来估计故障信息的上界。以5 MW的风电机组为研究对象,在Matlab/Simulink平台下进行仿真,结果证明了所提方法能够准确地实现系统状态以及故障的估计。     

基于共振扩张状态观测器的内置式永磁同步电机统一全速域无位置传感器控制

常规的永磁同步电机全速域无位置传感器控制通过复合两种位置观测器实现全速域的转子位置估计，然而，在电机频繁宽频域调速工况下，两种位置观测器频繁地切换，易导致估计的位置和转速振荡，并且两种位置估计方法需要单独的设计和调谐，增加了系统整定难度和算法复杂度。为此，该文提出了一种基于共振扩张状态观测器的内置式永磁同步电机统一全速域无位置传感器控制方法。首先，通过共振扩张状态观测器估计基频反电动势和高频反电动势。然后，建立了统一全速域模型，通过统一全速域模型实现全速域的转子位置和转速估计。在零速和低速时，通过向d轴注入高频电压，增加统一全速域模型中转子位置信息的信噪比，从而可以准确估计零速和低速区的转子位置，消除了传统高频注入法中由滤波器和延迟引起的估计误差。当电机在中高速区运行时，统一全速域模型自动蜕变为基频模型法，不需要两种位置观测器切换控制。最后，在2.0 kW内置式永磁同步电机实验平台上验证了算法的有效性。     

一种用于间接转矩控制系统的磁链观测方法

间接转矩控制系统中涉及到定、转子磁链的估计.传统的观测方法由于受系统不确定性的影响,很难获得满意的效果.利用滑模方法鲁棒性强的特点,设计了滑模观测器来估计转子磁链.通过实时求解一个极点配置19题,将观测器的切换增益变换为转子速度的自适应函数,从而保证了观测器在整个运行范围内具有较强的鲁棒性.将所设计的观测器应用于感应电动机间接转矩控制系统,其中的定子磁链估计由转子磁链和定子电流估计量来构造.实验结果校验了方法的有效性.     

一种用于无速度传感器异步电机控制的自适应滑模观测器

研究了一种用于异步电机控制的自适应滑模观测器。该观测器由两个滑模电流观测器、转子磁链观测器和速度估计部分组成。转子磁链观测器以两个电流观测器和速度观测器的输出作为输入,估计转速反馈到第二个电流观测器和转子磁链观测器。采用Lyapunov理论和Popov超稳定性理论对该方法的稳定性进行验证。该观测器具有设计新颖、对参数变化具有很强的鲁棒性等特点。通过Simulink仿真验证了该观测器的有效性。     

基于改进型滑模观测器PMSM转子位置估计

针对传统滑模观测器对PMSM转子位置估计抖振问题,提出一种基于改进滑模观测器的PMSM转子位置估计方法。通过模糊控制在线调节滑模观测器的增益,以抑制抖振。为了减小高频噪声对估计反电势的影响,引入了自适应低通滤波器。采用Lyapunov稳定理论,证明了改进型滑模观测器的稳定性。仿真和实验验证了该方法的有效性。     

基于闭环直流偏置补偿积分器的新型定子磁链观测器

提出了一种基于闭环直流偏置补偿算法积分器的新型定子磁链估计方法。与现有的定子磁链估计方法相比,该方法通过引入一种闭环直流偏置补偿结构,不仅可以提高低频时定子磁链观测器的稳定性和准确性,缩短观测器在整个频率范围内的响应时间,而且算法更加简单。对新型定子磁链观测器的无速度传感器SVM-DTC系统进行了仿真研究。结果表明,该定子磁链估计方法能克服现有定子磁链观测器所存在的主要缺陷,包括在低频范围。     

一种用于无速度传感器异步电机控制的自适应滑模观测器

研究了一种用于异步电机控制的白适应滑模观测器。该观测器由两个滑模电流观测器、转子磁链观测器和速度估计部分组成。转子磁链观测器以两个电流观测器和速度观测器的输出作为输入,估计转速反馈到第二个电流观测器和转子磁链观测器。采用Lyapunov理论和Popov超稳定性理论对该方法的稳定性进行验证。该观测器具有设计新颖、对参数变化具有很强的鲁棒性等特点。通过Simulink仿真验证了该观测器的有效性。     

基于自适应滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

为了实现永磁同步电机的无位置传感器控制,本文提出了一种自适应滑模观测器。该观测器通过一种李雅普诺夫函数来获取反电动势的估计方程,然后基于估计反电动势计算出转子位置。基于反电动势模型建立速度观测器,应用模型参考自适应方法,实现对电机转速的估计。仿真和实验结果表明,本文所提出的方法能够实现对转子位置和电机转速的准确估计,具有较好的动静态性能,可以改善低速下转子位置和电机转速的估计效果。     

基于滑模观测器误差补偿的永磁同步电机无位置传感器控制策略

转子位置精度对于永磁同步电机无位置传感器控制至关重要。基于滑模观测器的转子位置估计方法因对参数敏感性低、鲁棒性强的优势得到了广泛的研究和应用。针对滑模观测器估计相位延迟导致的位置信号不准确问题,提出一种基于误差补偿的永磁同步电机无位置传感器控制策略。首先,详细分析了滑模观测器的位置误差产生机理,利用一阶滤波器设计了相位延迟补偿方法,以提高位置估计精度;然后,通过临界饱和切换函数改进滑模观测器收敛性能;最后,通过实验验证了所提方法的可行性。实验结果表明,所提方法的位置估计误差较传统方法减少了89.64%。     

异步电动机低速时无速度传感器控制的一种新方案

介绍了一种新的简单的用于高性能异步电动机控制的定子电阻估算方法.利用旋转坐标沿定子电流矢量方向定向,可使定子电阻直接从异步电动机的数学模型中获得.通过电机在低速范围的运行,用无速度传感器直接磁场定向控制系统来检测提出的方法.控制系统用了两个观测器:一个是用于估计转子磁链的卡尔曼滤波观测器,另一个是用于辨识速度的模型参考自适应观测器.仿真结果表明了该方法的有效性.     

无传感器内置式永磁同步电机低速运行转子位置鲁棒观测器

低速运行控制是无位置传感器内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)控制系统的关键技术。为了改善无传感器IPMSM矢量控制系统的低速性能,研究了一种基于高频信号注入的转子位置鲁棒观测器,以使位置观测环节具有较强的抗负载扰动能力。在分析扰动转矩可能导致观测器收敛到磁极相反位置问题基础上,针对扰动转矩特性对转子位置鲁棒观测器的结构进行设计。根据阶跃式和斜坡式扰动转矩特性及位置观测误差期望指标,采用极点配置的方法对观测器反馈增益矩阵参数设计进行分析。通过IPMSM无传感器矢量控制系统验证了该转子位置鲁棒观测器的有效性。     

New approaches with sensorless drives

In this article, we investigate a means of extricating the position information involved in terminal voltages and currents to estimate the rotor position of a PM synchronous motor. One way to extract the position information is to construct the state observer based on the motor model including electrical and mechanical equations. Then, the stability of the observer is an important issue in providing accurate position information for the motor drive system. In order to stabilize the system, the gains of the observer have to be optimized. However, these schemes have some difficulties in determining the optimum gains of the observer under any operating condition because the electrical equations are nonlinear in such motor models. We present a new approach for constructing the observer to extract precise information from the rotor position, and its speed from the technical quantities. First, to overcome the aforementioned problem, we propose the control inputs that can eliminate the nonlinear term in the electrical equations and realize the linearization of the motor model. This permits use of linear control strategies to determine the characteristics of the system. Second, we perform the rotor-speed estimation by using the reduced-order observer based on the linearized model. Third, the rotor position is calculated by using the estimated rotor speed and then corrected by the d-axis current error. Thus, we realize the stable drive of the motor without position sensors by measuring only two line currents. Finally, the validity of the proposed control scheme is confirmed by experiments     

基于滑模观测器的无传感器永磁同步电机矢量控制系统

本文在深入分析永磁同步电机数学模型的基础上,将滑模变结构控制应用于永磁同步电机控制系统中,根据永磁同步电机的数学模型,设计了一个滑模变结构控制器,用于估算电机转子位置和速度;根据磁场定向控制理论,利用估算的转子角度实现了无传感器矢量控制.实验结果表明,滑模变结构控制器对系统参数变化、外界环境的扰动以及内部的摄动具有很强的鲁棒性,能够在全频率范围内追踪实际信号,实现对转轴位置的观测.     

永磁同步电动机无位置传感器控制系统的一种算法研究

为了准确检测的位置信息,在分析永磁同步电动机数学模型的基础上,将滑模变结构控制应用于永磁同步电动机的控制系统.采用滑模状态观测器算法对电动机转子位置进行估算,从而实现了对无位置传感器型永磁同步电动机的转子磁场定向矢量控制.实验结果表明,滑模状态观测器算法对转子位置跟踪准确,系统具有较好的鲁棒性.     

基于自适应Luenberger观测器的永磁同步直线电机无位置传感器控制

传统无位置传感器控制系统的位置信息处理一般采用PI调节器。针对PI调节器存在参数整定、跟踪性能差和抑制干扰能力弱等问题,提出了一种新型的自适应Luenberger观测器。利用脉振高频电流注入法(HFI)获得高频位置信号,根据电机的动力学方程建立Luenberger观测器并对速度、负载扰动进行观测,采用神经网络建立参数自整定的控制器取代观测器中的PID控制,实现了永磁同步直线电机(PMLSM)的无位置传感器控制。仿真结果表明,在速度变化与负载扰动同时存在的情况下,基于自适应Luenberger观测器的PMLSM控制系统的速度估算误差最大值为2×10^-3 m/s,位置估算误差最大值为-3×10^-5 rad,具有良好的跟踪性能和抗干扰性能。     

基于新型指数趋近率和转子位置观测器的PMSM积分滑模控制

基于传统指数趋近率的滑模控制系统因复杂性较低,在永磁同步电机(PMSM)中被广泛应用.但当滑模控制系统在做趋近运动时,存在明显抖振,其精度无法应对复杂情况.为了抑制抖振和提高永磁同步电机控制系统的抗外部干扰能力,提出了一种新型指数趋近率,并在该趋近率中使用连续切换函数来平滑控制信号.为进一步降低处理信号时产生的高频扰动,滑模控制器采用了积分型控制器.针对转子位置的估计精度问题,依据龙伯格线性观测器设计了转子位置观测器.仿真结果可以看出,基于新型指数趋近率的积分型滑模控制器和转子位置观测器不仅改善了滑模抖振问题,使系统抗外部扰动能力得到增强,而且对转矩和电流的超调和脉动问题进行了优化.     

无刷直流电机无位置传感器转子位置自检测复合方法

基于对定子铁心饱和法和滑动模态观测器法转子位置自检测原理和特性的讨论,提出了一种能在全速范围内(包含零速在内)实现转子位置准确检测和控制的复合方法.零速时采用定子铁心饱和法判断转子初始位置并起动,低高速时设计了一种新的准滑动模态观测器控制算法,它将反电动势估算值反馈到定子电流的观测计算中,相比传统的滑模观测器算法,它可以通过选择合适的反馈值提高转子位置角的估算精度和系统的稳定性,并且切换函数采用饱和函数代替开关函数,可以通过选择合理的边界层厚度有效地削弱抖振.以一台表面式无刷直流电机为对象进行实验,实验结果表明该转子位置自检测复合方法能够在全速范围内有效地估算转子位置信息,是实现无刷直流电机无位置传感器运行的一种实用方法.     

基于扰动滑模观测器的永磁同步电机矢量控制

分析了一类非线性系统基于扰动的滑模状态观测器设计的基本思想,在此基础上将其应用到永磁同步电机无传感器矢量控制策略下永磁转子速度及位置信息的获取当中.为获取精度较高的状态估计,设计了具有变截止频率特性相位补偿的位置及具有自适应调节率的转速滑模观测器,理论分析表明这类观测器对参数变化具有极强的鲁棒性.仿真结果证明基于空间矢量脉宽调制供电技术的永磁同步电机双闭环无传感器矢量控制系统具有较好的动静态性能.     

基于变结构控制的无传感器交流伺服系统研究

为了取消永磁同步电机控制中的机械传感器,获得矢量控制中需要的电机转速和位置信息,设计了一种基于变结构控制的永磁同步电机转速和转子位置估算方法。选取定子固定坐标系下定子电流及电机感应电动势为状态变量,定子电压和电流作为输入、输出量,建立估算电机转速和转子位置的自适应滑模观测器系统。通过观测电机感应电动势来估计电机转子位置和转速,并结合扩展的卡尔曼滤波对电机感应电动势进行滤波。实验结果表明带有扩展的卡尔曼滤波的滑模观测器具有良好的动态性能,对被控对象的参数变化和扰动有很强的鲁棒性。     

基于滑模观测器的永磁无轴承电机控制

在永磁无轴承电机转矩系统的磁场定向控制策略的基础上,提出了一种基于滑模观测器的永磁无轴承电机转子位置-速度的观测方法。通过检测转矩绕组电流对转子位置进行估测,实现了无轴承电机的无速度传感器运行。给出了基于滑膜观测器无速度传感器运行控制的永磁无轴承电机系统框图和控制程序流程,并对观测器的效果进行了试验研究,结果表明了该观测器的可行性和实用性。