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。     

改进内置式永磁同步电机的无位置控制方法北大核心

为了提高内置式永磁同步电机无位置控制下传统滑模观测器在中高速运行过程中的动态性能,提出了一套基于定子电阻辨识的超螺旋滑模观测器。针对滑模控制本身存在的抖振问题,在内置式永磁同步电机的模型下设计了超螺旋滑膜观测器,推导了新的切换函数引入到观测器中,能够进一步地削弱抖振,减小超调,提高了系统的抗干扰能力;为了提高电机在不同环境下的稳定性,在此基础上对电机定子电阻进行在线辨识,降低了在电机运行过程中定子电阻阻值随温度升高而发生变化所造成的精度误差。实验结果验证了该套无位置传感器系统能够减小抖振、提高控制精度,具有较好的稳定性和动态性能。     

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。     

基于扰动观测器的PMSM滑模控制北大核心

为了解决永磁同步电机传统调速系统的响应速度慢、有超调、鲁棒性差及抖振过大问题,提出了一种积分变结构与扰动观测器复合的滑模控制方法。该方法设计了一种积分型的滑模变结构控制器,并引入新型趋近率,对PMSM调速系统的稳态及动态性能有了较大的提升;在此基础上利用扩张观测器估计的扰动值进行速度控制器的补偿,提高滑模控制的鲁棒性。仿真结果表明,调速系统无超调,调节时间为0.012 s;突加负载时,恢复稳态时间为0.018 s,且转速只下降16 r/min,该控制方法有效增强了系统动态性能和抗干扰性能,并抑制了滑模控制的抖振。     

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波,减弱了传统滑模观测器的高频抖振,同时对用于转子位置和电机转速估计的锁相环进行改进,消除了转速变化对于电机转子位置估计的影响,提高了转子位置观测精度。仿真结果表明,基于幂次趋近律的新型滑模观测器,削弱了系统的高频抖振,提高了电机转速和转子位置的观测精度,具有良好的控制性能。     

基于干扰补偿的不确定机器人鲁棒滑模跟踪控制

以含有参数不确定和外部扰动的机器人系统为对象,研究不确定机器人系统的轨迹跟踪问题。结合系统辨识理论和滑模理论,提出了一种基于干扰补偿的机器人鲁棒滑模控制方法。该方法采用非线性观测器实现系统不确定项的在线估计与补偿,利用滑模控制来增强系统的鲁棒性,并利用基于sigmoid函数的新型滑模趋近率来抑制传统滑模控制的固有抖振现象。最后,以2关节机器人为例,通过仿真验证了文中方法的有效性,不仅有效解决了传统滑模控制的固有抖振现象,而且对系统存在的不确定性扰动具有很强的鲁棒性。     

基于新型滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

针对传统滑模观测器在估计转子位置和转速时存在的抖动问题,分析研究了一种新的滑模趋近律,并提出了一种基于变趋近律滑模观测器的永磁同步电动机无位置传感器控制方法。通过扩展滑模电流观测器方程,将滑模观测器与变趋近律相结合,为转子转速和位置的估计提供了新的思路。同时,建立了基于该方法的无位置传感器矢量控制系统。仿真和结果分析验证了该方法的可行性。该观测器能很好地跟踪转子的实际位置,动态响应快,有效地抑制了系统的抖振。     

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。     

基于改进滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

针对永磁同步电机无传感器控制中传统滑模观测器(SMO)在估计转子转速和转子位置时存在严重的抖振现象,提出一种改进的滑模观测器控制系统.采用积分滑模面代替传统的滑模面,以提高电流误差值收敛到零的速度,增强系统的抗干扰能力;采用边界层可变的分段幂函数代替传统的符号函数,并引入随系统自适应变化的滑模增益,结合双幂次趋近律设计...     

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。     

永磁同步电机滑模调速系统新型趋近律控制

为了提高永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor)的控制性能,解决传统趋近律中存在的抖振和响应速度慢等问题,提出一种新型滑模趋近律。该趋近律是在双幂次趋近律的基础上,加入变指数趋近律,提高了系统的响应速度,同时引入系统的状态变量,抑制了变指数部分在接近滑模面时的抖振。通过理论证明了该趋近律具有存在性、可达性和稳定性。并与双幂次趋近律进行了性能控制比较,结果显示新型趋近律具有更快的收敛速度和控制性能。基于该滑模趋近律设计了永磁同步电机滑模控制器,并与传统的PI控制器做仿真比较。仿真和实验结果显示,采用新型趋近律的滑模控制器系统具有更强的鲁棒性和更快的收敛速度,在抑制系统抖振方面具有更优的能力,结果验证了所提出方法的有效性。     

采用自适应超扭观测器的电液伺服系统故障重构研究

为克服电液伺服系统中故障分布的不确定性,设计一种自适应增益超扭滑模观测器,用于电液伺服系统对有界未知扰动的故障进行重构。通过对电液伺服系统进行分析,获取电液伺服系统非线性动力学方程。利用电液伺服系统非线性动力学方程,构造自适应超扭观测器,用于消除观测器增益的保守性,提高抖振削弱效果。将该自适应超扭观测器引入电液伺服系统的故障重构,克服故障分布的不确定性。实验结果表明:所设计的方法能够较好地对气缸位置以及气缸速度进行估计,估计结果准确度较高,而且没有较大的抖振现象,超调量也较小。说明所设计的自适应超扭观测器能够较好地适应故障的不确定性,减少抖振效应,从而能够较好地实现电液伺服系统的故障重构。     

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。     

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...     

基于RBF神经网络和扰动观测器的PMLSM位置控制

针对永磁直线同步电机的位置控制,其控制精度易受模型误差和负载扰动等因素的影响,设计了一种改进型的滑模趋近律控制器,提出了基于RBF神经网络的建模误差逼近器和非线性负载扰动观测器。首先,利用改进型的滑模趋近律算法,加快到达滑模面的速度,降低系统的滑模抖振;其次,采用RBF神经网络算法逼近系统的建模误差;最后,非线性扰动观测器对系统的负载扰动进行估计。此外,系统采用前馈补偿控制策略,以提高系统的控制精度。仿真结果表明:通过与传统的滑模趋近律控制方法相比,文章提出的方法提高了系统的控制精度、增强了系统的鲁棒性。     

插入式永磁同步电主轴弱磁控制策略北大核心

为提高永磁同步电主轴的性能,在矢量控制坐标变换的基础上,对插入式永磁同步电主轴进行研究。首先,根据拉格朗日定理构造函数得到关于i_(d)、i_(q)与T_(e)关系的四阶方程,采用拟合曲线的方式对其进行近似求解,实现最大转矩电流比控制,提高了主轴电流利用率;然后利用电压极限椭圆的梯度下降法对最大转矩电流比控制产生的分配电流i_(d)、i_(q)进行修正,从而实现弱磁控制,扩展了主轴的调速范围;最后以实验室中高速磨削电主轴FL170-20-15为例,通过以上算法搭建基于MATLAB的仿真实验平台进行实验验证,并分析该控制策略的效果。实验结果显示,仿真结果和试验结果吻合较好,该控制策略下主轴系统上升时间为3.4 s,超调量仅为0.25%,由此表明:采用拟合曲线法最大转矩电流比控制和梯度下降法弱磁控制策略在理论和工程应用上均具有重要意义。     

基于新型趋近律的PMSM模糊滑模控制

针对永磁同步电机的调速系统动态品质易受参数变化、外部扰动以及摩擦力等不确定因素影响而导致伺服性能降低的问题,提出一种改进的幂次指数趋近律,对该趋近律的参数 k 和 ε 引入模糊规则控制,有效抑制传统滑模变结构控制中的固有抖振问题,提升收敛速度。为了消除系统内、外部扰动引起的控制精度问题,设计一种新型扰动观测器进行观测。仿真结果表明：该方法能够实现精确的速度控制;与传统的滑模控制相比,在保留其优势的基础上,有效降低了滑模的抖振。     

大范围变载直驱系统的速度滑模控制与扰动补偿研究

针对数控机床中大范围变载永磁同步直线电机直驱系统采用速度滑模控制策略时,出现滑模控制器中切换系数对系统的抗扰性和抖振相矛盾的问题,设计了一种带滑模负载观测器前馈补偿的新型速度滑模控制策略。该策略采用速度观测误差做闭环滑模扰动观测器,并将扰动观测值前馈补偿到速度环控制器的输出端,从而可以使速度滑模控制中切换系数较小的情况下有较强的抗扰性,同时达到削弱速度抖振的目的。仿真结果表明,所提出的策略在保证系统稳定的同时,提高了负载扰动时电磁推力的跟踪相应性能,削弱了系统抖振,因此该策略适用于机床大范围变载直驱系统的应用。     

基于改进滑模控制器的PMSM调速系统北大核心

针对在永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)调速系统中采用PI控制器存在控制精度低、响应速度慢以及容易出现积分饱和等问题,提出一种新型指数趋近律的滑模控制策略,基于新型趋近律设计了改进滑模控制器,该方法可有效加快系统响应速度,并能抑制滑模控制过程中出现的系统抖振;同时引入负载转矩观测器作为前馈补偿到滑模控制器,有效提高PMSM调速系统的稳态及动态性能。经过与PI控制器及传统滑模控制的仿真对比实验,改进滑模控制器在系统响应上能够达到无超调快速响应,调节时间为0.011 s;突增负载时,恢复稳态时间为0.008 s,且转速只下降24 r/min,该控制方法使系统动态性能和抗干扰性能得到提高,而且抑制了滑模控制的抖振。