无刷双馈电机自抗扰控制方法

针对无刷双馈电机非线性强耦合特性, 提出一种实现其高性能控制的自抗扰控制方法. 在控制电机同步坐标系下, 设计磁链自抗扰控制器和转速自抗扰控制器, 对系统内部的耦合影响和系统外部扰动进行观测和补偿, 实现非线性系统线性化控制. 该控制器具有较强的鲁棒性, 且不依赖电机模型. 仿真对比结果表明, 自抗扰控制器能够准确地估计和补偿系统的内外扰动, 控制精度高, 抗扰能力强, 能够实现磁链和电磁转矩的解耦, 进而实现磁链和转速相互独立控制, 是一种简单有效的高性能控制方法.

     

测试转台的输出改进自抗扰控制器设计

当电机存在低频大力矩扰动时,使用经典方法控制测试转台很难达到期望的测量精度,为了有效抑制扰动达到期望精度,提出一种输出改进的自抗扰控制器设计方法。在控制的起始阶段采用普通自抗扰控制器,系统进入稳态后引入非线性饱和环节限定自抗扰控制器的输出幅值。仿真结果表明,系统既具有良好的动态特性,又有很好的抗扰性,达到了较好的输出精度。最后与经典控制方法相比较进一步验证了其良好的控制效果。     

基于Simulink的无刷直流电机自抗扰控制系统的仿真

无刷直流电机(BLDCM)作为一个多变量强耦合非线性系统,经典PID控制已难以满足日益增长的精密控制需求.本文根据无刷直流电机的特点及自抗扰控制器(ADRC)设计原则,建立了一种无刷直流电机单环自抗扰控制系统,并在MATLAB/Simulink上建立了仿真模型.仿真结果表明ADRC对外部扰动和电机参数的变化有较强的鲁棒性.     

无刷直流电机的新型控制器

自抗扰控制(ADRC)是在继承经典PID不依赖于对象模型的基础上,通过改进经典PID固有缺陷而形成的新型控制技术.为满足无刷直流电机控制系统性能要求,在分析永磁无刷直流电机特点及使用现状的基础上,建立了基于自抗扰控制器的无刷直流电机控制系统.仿真结果表明,自抗扰控制器对无刷直流电机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的适应性和鲁棒性,算法简单、工程适用性较强,系统具有良好的动态响应性能.     

自抗扰控制无人化遥控平台

针对基于声源定位技术的反恐武器平台要求高稳定性和快速反应的特点,设计了基于光纤陀螺、数字信号处理(DSP)和自抗扰控制(ADRC)技术的无人化遥控平台,选用J75LYX02型号的永磁式直流力矩电动机作为执行机构的控制电机。介绍了自抗扰控制器的结构组成及参数整定。     

自抗扰控制器在平面电机控制系统中的应用

针对平面电机调速系统在PID控制下控制性能差的问题,文章提出了自抗扰控制方案,在突加负载或扰动时,用自抗扰控制器进行估计、补偿和控制,解决了PID控制中产生的"快速性"与"超调量"之间的矛盾;文章详细描述了自抗扰控制器组成、平面电机速度控制器的搭建,最后在突加负载和摩擦力突变的情况下,通过比较自抗扰控制和PID控制,结果表明:自抗扰控制具有良好的动态性能和鲁棒性。     

基于线性自抗扰的开关磁阻电机调速控制研究

开关磁阻电机调速系统是复杂的非线性时变系统,负载扰动大,变量之间耦合严重,针对上述系统的性能特点提出采用线性自抗扰控制策略对系统进行控制的方法。首先为克服负载扰动变化,电机磁链呈非线性以及电流、位置等参数耦合的内外部干扰问题,设计扩张状态观测器对系统内扰和外扰进行准确估计并实时补偿。然后设计PD（比例-微分）控制器抑制系统给定与扩张状态观测器反馈的观测对象状态变量之间的跟踪误差。最后在仿真平台上对设计的控制系统进行试验并与传统PID控制方案进行对比,结果显示,对于给定的阶跃信号线性自抗扰控制器只需0.09s即可达到稳态且无超调,而PID控制器需要3s才能实现稳定跟踪。因此相比于传统PID控制,线性自抗扰控制器拥有更优的动静态性能,并且系统在外部负载扰动和内部模型参数变化的情况下也有良好的控制效果,表现出了很好的鲁棒特性。     

基于自抗扰技术的感应电机无传感器控制

针对感应电机无传感器矢量控制系统速度估计超调量大,鲁棒性低的问题,基于自抗扰控制理论,设计了速度控制器,有效解决上述问题.所设计的自抗扰速度控制器包括扩张状态观测器和非线性状态反馈控制律,前者将扰动作为扩展状态,后者将估计转速与给定转速之差通过非线性函数变换推导出控制律.该自抗扰控制器不需要直接测量外扰,也不需要知道扰动作用规律,凡是能够应用常规PID的场合,只要能数字化,都可采用.用Matlab搭建系统仿真模型,在dSPACE平台上进行在线实验.实验结果表明该自扰控制器不依赖于外扰数学模型,具有较好的抗扰性,有效降低了速度佑计的超调量.感应电机常用于伺服系统中,系统要求可靠性高,高精度控制,因而此方法的应用前景十分广阔.     

基于自抗扰理论的无人机横侧向解耦控制研究

为了改善传统PID控制方法设计的无人机横侧向解耦控制系统的性能,根据无人机横侧向数学模型和自抗扰控制解耦理论,设计了自抗扰解耦控制系统;基于自抗扰控制器参数整定方法完成了控制参数的设计,并通过Simulink仿真给出了滚转角及侧滑角扰动下的响应曲线;仿真结果表明,自抗扰解耦控制系统比传统PID方法设计的解耦控制系统能更快地趋向稳定,而且稳态误差更小,证明了与采用传统方法设计的系统相比,采用ADRC技术解耦后的无人机横侧向系统具有更强的抗扰动性和鲁棒性。     

基于模糊控制器的直流无刷电动机控制

利用自整定模糊-PID控制器实现对直流无刷电动机的控制.在分析直流无刷电动机数学模型的基础上,建立一种新型的三相直流无刷电动机数学模型,并将自整定模糊-PID控制器应用于直流无刷电动机的控制系统中.系统采用双闭环调速,电流环采用电流滞环控制,转速环采用自整定模糊-PID控制器,通过不断检测速度偏差e和速度偏差变化率ec,对参数KP,KI和KD进行在线校正,控制器参数随e和ec变化而变化,以提高系统的控制效果.研究结果表明,这种基于自整定模糊-PID控制器的直流无刷电动机控制系统具有响应快、超调小、控制精度高等特点,比传统PID控制器具有更好的静、动态特性.     

基于转速反馈的动力翼伞纵向串级控制

为提高动力翼伞纵向跟踪效果,并针对现有模型及控制方法的局限性,着眼于实际飞行试验,提出一种基于转速反馈调节的串级自抗扰控制策略.首先在动力翼伞纵向模型的基础上,改进引入无刷直流电机模型,并利用转速测量装置实时更新电机转速信息,应用最小二乘法拟合电机转速与螺旋桨静推力的非线性关系.设计纵向轨迹控制器,内环实现对电机转速的...     

基于串级无模型自适应的外传子永磁同步电机跟踪控制

为解决现有煤矿皮带机传动系统占地空间大、传动效率低、维护频度高等问题,提出一种外转子永磁同步电机(outer-rotor PMSM)直接驱动结构,并将一种串级结构的无模型自适应控制算法应用到皮带机驱动电机的速度控制中。根据矿井皮带机的运行要求,给出该电机详细的设计参数和数学模型,设定了启动和稳态时的理想速度曲线。利用无模型自适应控制算法设计出串级无模型自适应控制律,并给出串级控制系统结构图。通过Matlab软件对外转子PMSM在煤矿皮带机的直驱伺服系统按照理想的启动“S”型曲线进行仿真,其结果表明：串级无模型自适应控制算法降低了速度跟踪误差,提高了调速控制精度,有效地抑制了系统噪声和负载变化带来的干扰,实现了皮带机良好的启动和稳态特性。     

基于ESO观测的PMLSM速度系统设计

永磁同步直线电机（PMLSM）是一个非线性、强耦合的多变量系统,利用传统的控制策略很难满足控制系统的高性能指标。本文在自抗扰策略的基础上结合PMLSM的数学模型,以Matlab/Simulink为仿真平台,实现了自抗扰自定义建模并针对PMLSM速度伺服系统设计了ADRC控制系统,其中利用ADRC控制技术有效观测了系统中的动态耦合扰动,针对PMLSM的速度控制系统分别采用了串级一阶ADRC与＂ADRC＋PID＂组合算法进行了仿真验证。仿真结果表明该方法具有很好的动静态特性。     

基于音圈电机的波动压力载荷控制研究

为开展波动载荷下滑动电接触摩擦动力学与电流传导机理研究,需在滑动电接触实验机上模拟弓网压力载荷波动,为此设计了基于音圈电机的动态压力伺服控制器.在建立波动载荷伺服系统数学模型基础上,设计了基于音圈电机的改进自抗扰控制方案,给出了改进自抗扰控制器的具体设计方法,并通过与模糊RBF网络相结合,实现参数自整定.针对传统自抗扰控制、PID控制与改进型自抗扰控制进行了仿真对比分析,并对改进型自抗扰控制进行了实验测试.仿真以及实验研究表明,该控制策略具有良好的控制性能以及鲁棒性能,满足实验系统要求.     

模糊控制在多级长皮带联合调速节能系统中的应用

多级长皮带联合调速节能系统是为降低带式输送机空载、半载恒速运行造成的电能浪费而设计的控制系统。它采用二维模糊控制算法同时控制多条带式输送机牵引电动机的转速,使得每台带式输送机带速与运量都能合理匹配,实现运输系统的整体节能。本文着重介绍本节能系统中二维模糊控制算法的设计。     

基于 MEKF 的直流无刷电机磁极位置与转速检测技术

传统的扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter,EKF)用于无刷直流电机状态辨识时,观测数据容易出现残差,辨识结果偏差大,位置及转速存在耦合,导致辨识系统鲁棒性弱。文章基于离散的直流无刷电机(Brushless DC Moter,BLDCM)数学模型和M-估计方法,构建了改进的扩展卡尔曼滤波算法(MEKF)。首先,基于BLDCM的工作原理,建立了独立于EKF的BLDCM换相离散模型;其次,通过修正系统观测矩阵,对转速与位置的强耦合关系进行解耦,实现了EKF分离变量辨识;最后,基于去耦合后的时序模型设计出独立于EKF的转子位置检测模块,无需深度滤波就可实现转子的精确定位。实验仿真结果表明,文章方法能够有效抑制卡尔曼滤波器的粗差扰动,提高了系统抵抗初始值不确定性的干扰和系统鲁棒性。     

带式输送机变频调速节能控制系统研究

针对某矿带式输送机电能浪费严重的问题,设计了带式输送机变频调速节能控制系统。该系统应用BP神经网络建立带式输送机煤流量、输送带速度和电能消耗的节能模型;基于遗传算法和神经网络对模型参数进行优化,得到了煤流量和输送带速度的最优匹配关系;利用模糊控制算法实现了带式输送机变频调速的节能运行。实际应用表明,该系统可根据煤流量大小调节输送带速度,节能效果显著。     

基于优化模型补偿自抗扰的伺服控制方法研究

在永磁同步电机(PMSM)自抗扰控制器(ADRC)系统中,扩张状态观测器(ESO)在扰动较多且幅值变化大时难以保证估计精度,而普通的模型补偿自抗扰控制器的性能又受到参数辨识精度和辨识算法复杂度的限制.针对该问题,提出一种伺服系统优化的模型补偿自抗扰控制方法.以交轴电流和实际转速作为线性扩张状态观测器(LESO)输入,采用二阶LESO对系统总扰动进行观测,将此观测值作为补偿模型补偿到速度环ADRC的ESO中,并在控制量的扰动补偿项中去除该补偿模型,实现模型补偿的目的.仿真和实验结果表明,该方法显著降低了ADRC中ESO要估计量的变化幅度,提高了扰动估计精度,同时不需要进行额外的参数辨识,可实时在线获取补偿模型,具有较好的动态特性与抗扰动能力.     

Robust current and speed control of a permanent magnet synchronous motor using SMC and ADRC

A second-order ordinary differential equation model is originally constructed for the phase q current system of a permanent magnet synchronous motor (PMSM). The phase q current model contains the effect of a counter electromotive force (CEMF), which introduces nonlinearity to the system. In order to compensate the nonlinearity and system uncertainties, a traditional sliding mode controller (SMC) combined with a low-pass filter (also known as a modified SMC) is designed on the phase q current model. The low-pass filter overcomes chattering effects in control efforts, and hence improves the performance of the controller. The phase q current control system is proved to be stable using Lyapunov approach. In addition, an alternative active disturbance rejection controller (ADRC) with a reduced-order extended state observer (ESO) is applied to control the speed output of PMSM. Both SMC and ADRC are simulated on the PMSM system. The simulation results demonstrate the effectiveness of these two controllers in successfully driving the current and speed outputs to desired values despite load disturbances and system uncertainties.