永磁同步电机单闭环自抗扰控制策略研究

针对传统永磁同步电机的控制驱动系统转矩脉动大、参数整定困难、鲁棒性差等缺点,提出一种基于自抗扰控制器转速单闭环直接转矩控制系统,将自抗扰控制器的输出直接作为系统期望转矩角正弦值,简化了系统结构,提高了系统的鲁棒性,设计编排了空间电压矢量调制算法流程,减小电机输出的转矩脉动,通过对比仿真实验证明了设计方法的合理性和有效性。     

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。     

自抗扰控制器在陀螺稳定平台控制系统中的应用

重力仪陀螺稳定平台是一类难以获得精确模型的复杂非线性时变系统。以两框架直流伺服陀螺稳定平台为被控对象,在分析平台力矩传递原理的基础上,建立基于位置、转速和电流的三环控制系统传递函数模型;并结合自抗扰技术(ADRC)的特点,把系统的内外扰动看作总扰动,采用二阶ADRC控制器取代传统的位置、转速双闭环PID控制器,设计基于自抗扰控制器的稳定平台伺服控制系统。仿真和实验结果表明:基于自抗扰控制器的稳定平台控制系统不仅稳定精度高,而且具有较好的抗干扰性能,特别是系统模型参数变化等引起的不确定性干扰,有效提高了伺服系统的鲁棒性,满足了高精度重力仪稳定平台的性能要求。     

基于自抗扰控制器的永磁同步电机直接转矩控制

针对传统永磁同步电机直接转矩控制(DTC)中转矩和磁链脉动较大以及转速超调的缺点,文中提出了一种基于自抗扰控制器的直接转矩控制策略。对于传统的PI控制策略中的磁链环、转矩环以及转速环不能满足控制系统非线性的需求,所提出的控制策略中非线性的自抗扰控制器满足了系统的非线性需求,提高了控制系统的动态响应能力。该策略中使用自抗扰控制器取代了传统PI控制结构,设计磁链、转矩和转速自抗扰控制器。通过搭建半实物仿真平台,进行实验验证文中控制策略的有效性。实验结果表明所提出的控制策略与传统的直接转矩控制相比较,文中提到的控制策略可以有效降低转矩和磁链的波动并提高系统的稳定性,降低了转速超调,改善了系统的动态性能。     

自抗扰应用于异步电机直接转矩控制系统

在异步电机直接转矩控制调速系统中,为了解决低速、随机干扰、转子电阻变化时控制性能变差的问题,本文提出在异步电机直接转矩控制控制系统的转速环中采用自抗扰控制技术,自抗扰控制器可以对系统的内扰和外扰,进行估计、补偿和控制。异步电机的调速系统的设计就能够不依赖于异步电动机的精确的数学模型,设计了基于自抗扰控制器的调速系统,并建立了其仿真结构图。仿真结果表明:相对于经典的PID控制器,采用自抗扰控制器的系统可以的升高响应速度,且超调量很小,扩展状态器估计出来的转速的精度很高,电机参数摄动对其影响小,鲁棒性好。     

永磁同步电机伺服系统高精度自抗扰FCS-MPC

为了提高三相永磁同步电机伺服系统的控制精度,基于反双曲正弦函数的扩张状态观测器(ESO)技术,提出了一种有限状态控制集模型预测控制(FCS-MPC)策略。采用基于反双曲正弦函数的扩张状态观测器方法构造出自抗扰位置控制器,以提高伺服系统的控制精度和鲁棒性;利用ESO技术设计出PMSM伺服系统反电动势和不确定项观测器,以实现对反电动势项和系统不确定项进行快速准确的实时估计。与此同时,改进型的FCS-MPC策略,以达到减小电磁转矩脉动、减轻系统计算量和自抗扰观测器负担的目的。仿真结果表明,该控制策略具有较高的位置跟踪控制精度、良好的动态性能、较强的抗负载能力和鲁棒性。     

基于变截止频率的梯形离散磁链观测控制系统

为了解决直接转矩控制系统中永磁同步电机抗干扰能力差的问题,速度环采用自抗扰控制器取代传统PI控制器,移除自抗扰控制器中的跟踪微分器以提高系统信号的跟踪速率,并且通过引入负载观测器对速度环进行前馈补偿,减少自抗扰控制器的负担;同时考虑到电流采样时零漂产生的干扰,引入二阶高通滤波器对传统电压模型进行滤波操作,采用梯形离散法对二阶高通滤波器进行离散处理,提高观测器的观测精度,并设置滤波器截止频率跟随电角速度变化,提高系统的动态性能。最后仿真结果表明系统输出转速超调小,输出磁链、转矩精度高,具有良好的抗干扰能力。     

基于自抗扰控制技术的PMSM-DTC控制

针对传统的永磁同步电机直接转矩控制(DTC)系统抗干扰性差、开关频率不稳定以及磁链脉动大的问题,在基于开关表的直接转矩控制方法上进行改进,引进空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)和自抗扰控制技术(ADRC)。仿真结果显示:加入了自抗扰控制器以及空间电压矢量脉宽调制技术的永磁同步电机直接转矩控制系统转矩脉动明显减小,系统抗干扰性增强,开关频率更加稳定。     

基于自抗扰技术的无轴承异步电动机SVM-DTC控制系统

针对无轴承异步电动机非线性强耦合的特点,结合自抗扰控制器技术、空间电压矢量调制技术和直接转矩控制方案,用自抗扰控制器替代传统的PID控制器,设计了基于自抗扰技术的无轴承异步电动机空间电压矢量调制的直接转矩控制系统(SVM-DTC),解决了速度超调问题,通过转子磁链辨识,间接获得定子磁链、气隙磁链和转速的辨识。仿真结果表明,采用自抗扰控制器能有效减少超调量,提高响应速度,系统具有较好的动态性能,对负载扰动、电动机参数变化都有较强的鲁棒性。     

基于自抗扰控制原理的全电飞机用永磁同步电机转速闭环控制

采用永磁同步电机直接驱动全电飞机螺旋桨,为了抑制不稳定气流对输出转矩影响和提高螺旋桨抗扰动能力,对永磁同步电机实现基于自抗扰原理的转速闭环控制。分析不同飞行状态下螺旋桨的转速与转矩需求,建立基于自抗扰转速闭环控制模型并利用Dspace模拟飞行工况运行。仿真和实验验证了基于自抗扰转速闭环系统对负载变化具有抗扰能力,整个飞行工况下永磁同步电机转速响应平稳,转矩输出符合螺旋桨转矩需求。     

基于电动汽车的永磁同步电动机模糊自抗扰控制研究

针对纯电动汽车用永磁同步电动机动态数学模型的研究,为减小电动汽车在行驶过程中的转速脉动,提高电动汽车抗干扰能力和速度快速跟踪,提出基于模糊和自抗扰控制的直接转矩控制策略。该系统模糊部分代替了传统DTC(直接转矩控制)控制中的滞环比较器和选择开关表,降低了磁链和转矩脉动,获得了更优越的性能。此外,采用自抗扰控制(ADRC)技术设计了速度控制器能实时补偿系统的扰动。仿真结果表明:基于模糊和自抗扰控制的直接转矩控制系统具有磁链和转矩脉动小、速度跟踪快和抗干扰能力强等优点。     

基于自抗扰控制PMSM电压空间矢量调制直接转矩控制方法

针对PID调节器的不足及传统直接转矩控制转矩和磁链脉动大、开关频率不恒定等问题,提出基于自抗扰控制器(ADRC)永磁同步电机电压空间矢量调制(SVM)直接转矩控制方法.以给定转速和实际转速作为输入信号,给定电磁转矩作为输出信号,设计了ADRC速度调节器,提高系统的抗干扰能力.在此基础上,详细分析了SVM的实现方式,实现...     

永磁同步电机伺服系统的自抗扰控制

结合自抗扰控制器(ADRC)控制机理和永磁同步电机(PMSM)数学模型,设计了基于ADRC的转速环控制器和电流环控制器代替传统的PID控制器形成新的伺服系统。ADRC使整个系统抗负载扰动能力得到较大改善,提高了系统的鲁棒性和控制精度,有效地抑制了电流谐波的产生。仿真结果表明,与传统PID控制的伺服系统相比,该系统在负载转矩变化时响应速度快、超调量小、控制精度高,在电机内部参数发生变化时该系统调节几乎不受影响,具有较强的鲁棒性。     

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。     

基于自抗扰控制器的交流位置伺服系统

提出一种新颖的基于自抗扰控制器(ADRC)的永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统。外环由AD-RC实现位置环调节器,内环由PI调节器实现电流闭环,共同组成新颖的位置伺服系统控制器。ADRC由跟踪微分器(TD)、扩张状态观测器(ESO)和非线性状态误差反馈率(NLSEF)组成。TD通过为目标信号安排合适的过渡过程克服了系统响应中快速性和超调之间的矛盾;ESO精确观测系统的扰动并把扰动作用补偿到ADRC的输出中,提高系统的抗扰动能力;NLSEF实现非线性调节器以提高系统的控制精度。仿真和实验结果表明,该位置伺服系统具有高控制精度、快速响应无超调、强鲁棒性的特点。     

基于扰动补偿的PMSM转速环自抗扰控制器设计

永磁同步电机(PMSM)运行过程中负载转矩以及转动惯量的变化对转速有较大的影响,结合自抗扰控制器(ADRC),通过对负载转矩和转动惯量辨识得到部分扰动的方法,设计了基于扰动补偿的永磁同步电机调速系统。利用辨识算法先辨识出负载转矩和转动惯量,然后利用辨识得到的信息表示出部分扰动项并补偿到自抗扰控制器扰动估计输出项中,使扩张状态观测器(ESO)只需观测出除负载转矩和转动惯量的扰动量,减小ESO观测扰动量,增加扰动量观测的精度,从而提高了转速环抗扰性能。最后通过仿真和实验验证了该算法的有效性。     

大转动惯量风电机组变桨控制技术研究

大型风电机组通常具有较大的转动惯量,风速变化时机组转速变化较为滞后,使得以转速反馈的变桨控制不够及时,导致高风速段的功率输出波动较大。为了减小风电机组在高风速下输出功率波动,快速稳定转速,在对桨距角变化下的转速特性与气动转矩特性建模和研究的基础上,提出了基于转矩反馈的自抗扰变桨控制策略。设计了线性自抗扰变桨控制器,实时估算机组的气动转矩,利用基于转矩反馈的扩张状态观测器对系统的内外扰动进行观测,并对扰动进行补偿。对基于转矩反馈的线性自抗扰变桨控制进行仿真,结果表明,与基于转速反馈的自抗扰变桨控制相比,基于转矩反馈的自抗扰变桨控制在风速变化时的功率与发电机转速波动更小,调节时间更短,采用线性自抗扰控制器对风力发电机参数依赖较小,在保证控制效果的同时降低了参数整定的难度,有较高的工程实用价值。     

永磁交流伺服自抗扰直接转矩控制

设计了一种基于自抗扰控制器的永磁同步电动机直接转矩控制系统.该系统将不确定性负载扰动(外扰)和系统参数变化(内扰)视为一个综合扰动项,然后利用自抗扰控制器(ADRC)对综合扰动项进行观测和补偿.仿真结果证明,该系统不仅有效地抑制了不确定负载扰动的影响,同时对系统内部参数如电机转动惯量等摄动也具有较强的鲁棒性.该系统相比PI控制具有动态控制性能优越、抗扰能力强、控制精度高等特点.     

大转动惯量风电机组变桨控制技术研究

大型风电机组通常具有较大的转动惯量,风速变化时机组转速变化较为滞后,使得以转速反馈的变桨控制不够及时,导致高风速段的功率输出波动较大。为了减小风电机组在高风速下输出功率波动,快速稳定转速,在对桨距角变化下的转速特性与气动转矩特性建模和研究的基础上,提出了基于转矩反馈的自抗扰变桨控制策略。设计了线性自抗扰变桨控制器,实时估算机组的气动转矩,利用基于转矩反馈的扩张状态观测器对系统的内外扰动进行观测,并对扰动进行补偿。对基于转矩反馈的线性自抗扰变桨控制进行仿真,结果表明,与基于转速反馈的自抗扰变桨控制相比,基于转矩反馈的自抗扰变桨控制在风速变化时的功率与发电机转速波动更小,调节时间更短,采用线性自抗扰控制器对风力发电机参数依赖较小,在保证控制效果的同时降低了参数整定的难度,有较高的工程实用价值。     

基于模糊自抗扰的无刷直流电机直接转矩控制研究

针对无刷直流电机直接转矩控制的抗外部干扰能力弱和转矩波动大的问题,提出了一种基于模糊自抗扰控制的无刷直流电机直接转矩控制方案。该方案不依赖电机的精确模型,不区分引起转矩波动的具体原因,系统的外扰和内扰处于同等地位,将电机等效为由转速子系统和转矩子系统构成的串联型对象,设计了2个二阶模糊自抗扰控制器分别实现对无刷直流电机内外环控制,即外环控制转速并给出内环转矩参照值,内环实现对转矩的直接控制并对转矩波动进行有效抑制。仿真结果表明,该方法具有较强抗干扰能力,能有效削弱转矩波动。