IPMSM自适应超螺旋滑模永磁磁链观测器设计与研究

针对传统滑模磁链观测器(SMO)观测内置式永磁同步电机磁链容易受参数变化而出现观测误差的问题,以定子电流作为状态方程,构建一种自适应超螺旋滑模观测器(STA-SMO)。通过滑模等值理论对永磁磁链进行重构,实现永磁磁链的在线辨识,通过Lyapunov函数推导出定子电阻自适应律。结果表明：所设计的自适应STA-SMO相较于传统SMO,克服了电阻参数变化对磁链观测的影响,有效抑制了抖振,提高了辨识精度。     

IPMSM全速域无位置传感器控制策略

为了实现内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器系统全速域运行,提出一种改进型IPMSM复合控制策略。首先,在零低速域选用高频旋转电压注入法实现对电机转速和转子位置的估计;其次,在中高速域,为了削弱传统滑模观测器中开关函数造成的系统抖振问题,构造新型超螺旋滑模观测器,提高系统的观测精度;最后,引入差分进化算法优化过渡速域权重系数,实现不同观测方法间的合理切换,完成全速域下转子位置和转速的高精度辨识。研究结果表明,所提算法能够实现电机全速域运行,且具有良好的动态性能。     

基于改进超螺旋算法的永磁同步电机快速积分终端滑模速度控制

针对永磁同步电机伺服系统的滑模速度控制存在抖振和鲁棒性不强问题,采用改进积分终端滑模面与广义超螺旋相结合的方法设计转速控制环。提出分段滑模面的方法设计改进的快速积分终端滑模面,可以使得抖振问题得到明显改善;设计改进的广义超螺旋控制器作为切换控制,能够更好地改善系统的动态特性,并证明了此算法的稳定性。仿真结果表明：该方法具有抑制抖振性能强、收敛速度快和跟踪性能好等优点。     

新型变指数趋近律的PMSM滑模控制

针对永磁同步电机滑模控制系统符号函数容易出现抖振问题，提出一种基于新型饱和函数的变指数趋近律结合非奇异快速终端滑模控制方法，并利用李雅普诺夫不等式证明其稳定性。考虑到外界负载转矩对系统性能的影响，建立非奇异终端滑模扰动观测器，将转矩的观测值转换成转矩电流前馈补偿至电流环输入端，避免了较大的滑模增益，克服外界突然加扰动时系统的抖振问题。仿真和实验结果表明：改进的新型滑模控制器结合扰动观测器可有效减小系统抖振，提高控制系统的动态响应能力和抗干扰能力。     

一种新型滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

针对永磁电机无位置传感器控制中存在的电机转速和位置估算误差较大的问题,在分析传统滑模观测器的基础上,设计了一种新型的二阶滑模观测器。将混合非奇异终端滑模面应用到传统的线性滑模面上,避免了因使用低通滤波引起相位滞后的问题。同时设计了控制律,利用Lyapunov方法证明了所设计滑模观测器的稳定性,结合锁相功能的转子位置与速度跟踪算法,有效地解决了传统滑模观测器中存在的"抖振"问题。仿真分析和试验结果表明:设计的新型滑模观测器使得永磁同步电机的转速和转子位置估计值更加准确。     

基于新型滑模观测器的永磁同步电机控制

针对传统的滑模观测器(SMO)在永磁同步电机无位置传感器控制系统存在较强抖振问题,设计一种新型混合趋近律滑模观测器.采用正弦型输入函数代替传统的符号函数,设计混合趋近律代替等速趋近率,并通过模糊控制系统实现对正弦型输入函数边界层的自适应调节,有效地抑制了滑模变结构产生的抖振问题,提高了系统对电机转子位置的观测精度;通过...     

改进定子电阻辨识的滑模观测器PMSM无传感器控制

针对电机参数变化会对观测结果造成一定影响的问题上,给出一种在线辨识定子电阻的滑模观测器永磁同步电机无传感器控制.首先用分段型指数开关函数代替传统的符号函数,并基于Lyapunov稳定性判据对系统进行稳定性分析;在此基础上推导出滑模增益与观测电动势的关系,进而提出可变滑模增益.最后在转速突变、转矩突变和定子电阻变化的三种...     

永磁同步电机无传感器控制及在线参数辨识

针对传统永磁同步电机闭环控制系统存在体积大、成本高、可靠性低等缺点,提出了一种无转速传感器的闭环控制系统和电机参数在线辨识方法。在建立永磁同步电机两相静止坐标系模型的基础上,设计滑膜电流观测器估算电机的位置和角速度;考虑到电机运行过程中内部环境变化会导致电机参数变化,又设计了一种基于遗传算法的电机参数在线辨识。仿真结果表明:该组合系统能快速、准确地预估出电机的位置角度和转速,并对电机的定子电阻和电感有较高的辨识精度。能够满足永磁同步电机无传感器控制的需求。     

基于新型UDE的无速度传感器PMSM滑模控制

为了改进应用滑模观测器(SMO)的无速度传感器永磁同步电机(PMSM)的控制性能,以减少滑模观测器抖振为目标,采用新型切换函数代替传统符号函数;应用李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论,对改进滑模观测器增益进行选取;针对负载突变或受到一定程度干扰时造成电机鲁棒性下降问题,提出一种基于不确定干扰估计器(UDE)的转速控制策略,以增强对内部参数变化和外部扭矩干扰的抗干扰能力。最后通过仿真和实验分析文中所提方案可以准确估算电机转速,抖振现象得到抑制,面对扰动,电机转速控制系统抗干扰能力较强。     

基于高阶滑模的PMSM无传感器控制

针对传统永磁同步电机(PMSM)无传感器控制存在的超调量大、抖振明显,易受负载扰动影响的现象。提出一种基于高阶滑模的控制策略,结合超螺旋算法(STA)和任意阶算法设计出新型高阶滑模控制器,将新型的控制器分别应用于速度控制器、状态观测器和扭矩观测器,用饱和函数代替符号函数,同时采用积分滑模面和模糊控制对控制系统进行优化。系统使用状态观测器和锁相环(PLL)获取转子位置信息,并通过扭矩观测器将观测值前馈补偿至速度控制器。经过模拟仿真表明该高阶滑模控制系统可以有效地抑制超调和抖振,提升转子位置的估算精度,同时大大提升了系统的抗干扰性和鲁棒性。     

基于滑模观测器的PMSM改进无差拍电流预测控制

针对永磁同步电机因参数扰动、采样延迟、模型失配导致电流控制误差问题,提出基于滑模干扰观测器的改进无差拍电流预测控制。通过将模型参数不匹配引起的扰动引入到电机的电压方程中,构建滑模扰动观测器观测系统扰动;针对滑模控制的抖振问题设计了以sgn为基础的二阶趋近律消除固有抖振问题,并证明了控制器的稳定性;将滑模观测器中的预测电流代替采样电流解决控制延时的问题;将观测估计的系统扰动通过前馈补偿的方式与无差拍电流预测控制相结合,进而提高无差拍电流控制的参数鲁棒性。结果表明：在参数扰动和模型失配时,提出的控制方法可以有效补偿系统扰动,系统稳态误差减小,有效提高了系统鲁棒性。     

基于三阶反馈控制器的永磁同步电动机控制方法

为提高永磁同步电动机的角速度控制准确度,设计三阶反馈控制器对其进行控制。分析永磁同步电动机的结构特征以及磁场的回路特征。利用永磁同步电机的转动角速度,得出其运动模型。基于定子电感和电阻,求取绕组为对称状态下转子的状态方程。将电机的角位置引入到该状态方程中,得出永磁同步电动机的全阶数学模型。以此全阶数学模型为基础,计算出永磁同步电动机角位置的三阶模型。构造三阶反馈控制器,通过目标角位置求取电机的输入电压,以控制其角速度。采用滑模观测器与所设计的方法对目标角位置和角速度进行跟踪测试。结果表明:该方法的跟踪效果优于滑模观测器,能够更准确地跟踪目标角位置和角速度,可对永磁同步电动机的角速度进行准确控制。     

基于模糊算法的双三相PMSM无传感器控制

针对现有高速情况下双三相永磁同步电机无传感器控制精度低,增益值固定的问题,提出一种提高精度同时可变换增益值的基于模糊离散型超螺旋滑模观测器。首先,对双三相永磁同步电机的数学模型与电流方程进行分析;其次,结合电流方程与超螺旋算法构建超螺旋滑模观测器并利用反向差分离散法进行离散化,同时加入模糊控制得到变换增益值,解决了超螺旋滑模观测器受固定增益值限制无法兼具收敛速度快和观测误差小的问题;最后,在MATLAB环境下搭建了仿真模型对所提算法进行验证,仿真结果表明了新型观测器精度高的同时也能够改变增益值从而快速收敛。     

永磁同步电机无速度传感器控制研究北大核心

针对传统滑模算法永磁同步电机无速度传感器存在转速抖振和鲁棒性差的问题,提出超螺旋控制算法与模糊控制相结合的永磁同步电机转速观测方法。首先,利用超螺旋滑模收敛速度快,模糊控制可以解决超螺旋算法中边界函数上界获取困难的问题;其次,通过模糊算法输出增益,提高了系统的动态特性和鲁棒性;最后,对所提出的算法进行验证。应用该算法,转速误差不超过1%,控制系统的超调量为4%,滞后时间不超过0.003 ms。     

基于新型控制器和模糊观测器的PMSM无传感器控制北大核心

针对永磁同步电机传统滑模控制系统响应效果不佳等问题,提出了一种双滑模控制系统。首先,速度环设计自适应变指数趋近律滑模控制器取代PI控制,提高系统响应速度,削弱抖振;其次,引入全局积分滑模面和模糊控制算法到二阶滑模观测器中,滑模面中全局因子的引入可以有效防止积分饱和造成的超调和响应滞后等问题;模糊控制算法实现多参数自适应调整,提高系统的动态响应;最后,采用锁相环提取出转子位置和转速。仿真结果表明,对比传统滑模控制系统,双滑模控制系统在电机空载和受负载扰动时,系统抗干扰能力及鲁棒性较强,可以有效削弱滑模抖振,提高系统控制品质。     

自适应滑模观测器PMSM无位置传感器控制

针对永磁同步电机的无传感器控制转子位置和转速估计误差和抖动的问题,结合自适应算法设计了一种新型的自适应滑模观测器来估算电机的转子位置和转速,并使用李亚普诺夫理论证明了算法的收敛性.由于滑模变结构对电机参数依赖小、鲁棒性强,但自身机制引起的系统抖振会影响对电机转子位置和转速的估计.为了降低抖动,采用继电特性的连续函数代替...     

交流伺服系统无速度传感器模糊控制策略研究

永磁电机驱动伺服系统在提高机床加工能力方面表现出较高的潜力,目前工业普遍采用的PID控制系统不能自适应外界大干扰激励,在环境突变情况下控制效果差,影响工件加工质量。为解决这个问题,研究一种永磁电机驱动交流伺服模糊滑模变结构矢量控制系统。该系统采用id=0矢量控制策略,速度环应用等效滑模控制器来提高控制器自适应能力,并利用模糊控制优化滑模切换控制函数来消除滑模抖振;为了降低系统制造成本、减少系统结构复杂性,研究基于模糊观测器的伺服系统无速度传感器控制策略,利用模糊观测器从电机反电动势中提取转子位置和速度信号,从而省掉了传统的速度传感器。通过dSPACE半实物仿真平台对一台永磁同步电机(PMSM)进行实测,结果表明:所设计的交流伺服系统无速度传感器模糊控制策略能够在外界强烈干扰下自适应控制电机稳定运行,速度跟踪准确,鲁棒性好,控制性能比传统PID控制好。     

基于滑模观测器的PMSM无位置传感器矢量控制

设计了一款基于滑模观测器的无位置传感器来估算永磁同步电机的转子位置和速度。针对传统滑模观测器控制系统的不足,用sigmoid函数作为开关函数,有效抑制了系统抖振;采用基于高精度的相位跟踪原理的锁相环技术估算转子位置,省去了滤波环节,避免了滤波器引起的延时效应。经Matlab仿真,表明所设计的滑模观测器能够使控制系统可靠运行,并且准确地估算了转子位置和速度。     

基于扩张状态观测器的双永磁同步电机同步抗扰控制北大核心

对于双永磁同步电机系统中由于参数摄动和随机摩擦扰动引发的转速失同步现象,提出了一种新的双永磁同步电机滑模控制方法。首先,设计了扩张状态观测器去估计系统状态与实时扰动,并结合滑模跟踪控制器来提高电机在扰动作用下的跟踪性能;其次,将交叉耦合结构与滑模同步控制器结合,对电机转速的同步误差进行抗扰控制并且提升系统的同步性能。仿真结果表明,扩张状态观测器能准确估计电机系统机械角、转速及系统总扰动;设计的滑模控制器能够有效提高电机系统在扰动作用下的跟踪与同步控制性能。     

基于幂次趋近律滑模观测器的永磁同步电机控制

针对传统滑模观测器存在严重的高频抖振以及转子位置和电机转速估算精度不足等问题,使用一种基于幂次趋近律的新型滑模观测器,提高了转子位置和电机转速观测精度,抑制了系统的高频抖振.通过设计新型的分段函数替代传统滑模观测器的切换函数,并引入幂次趋近律结合到新型滑模观测器的切换函数中,提高了滑模趋近速度,消除了反电动势中的高频谐...