滑模变结构控制在双闭环调速系统中的应用

为提高双闭环调速系统的快速跟踪性能,提出了一种新的滑模变结构速度控制策略。为了有限抑制系统在滑模切换面上的抖振,提高系统鲁棒性,在建立无刷直流电动机模型的基础上,提出了一种新型指数趋近率的变结构控制策略,使切换函数快速进入滑模面,有效地减小了系统的抖动。仿真实验结果表明采用的改进指数趋近率的滑模变结构控制相比传统的PID控制,系统在快速性、稳定性、准确性得到显著提高,系统对参数扰动具有较强的鲁棒性。     

直流脉宽调速系统滑模变结构控制

在直流电机调速系统优化控制的研究中,针对常规滑模变结构控制的双闭环直流调速系统在添加负载扰动后转速响应存在静差的问题.为解决上述问题,提出了考虑扰动在内的转速环滑模变结构控制方案.由于扰动补偿作用的加入加大了电流给定的抖动,使回路电流脉动较大,在上述设计的基础上,在控制器输出添加了滤波器,有效的解决了上述问题.通过MATLAB仿真验证后,在dSPACE DS1103单板系统的支持下,将所设计的控制器与实际电机相连,通过在线调节参数,获取理想曲线.实验结果表明所设计的滑模控制器(smc)具有较好的鲁棒性,系统转速无超调,电流较平滑,抗扰能力较强,为直流电机调速系统优化提供了参考.     

永磁同步电动机高动态响应电流控制

永磁同步电动机系统广泛采用矢量控制策略实现转矩控制,电流控制环是其核心部分.电流环一般采用PI型控制,但PI型电流控制动态响应动态特性受到制约,参数整定必须在超调量及响应时间等指标之间折衷选择.为了改进PI型电流控制的动态响应性能,在输入误差较大时,采用滑模变结构控制,输入误差较小时,切换到PI型电流控制.结合滑模变结构和PI型电流控制,可以充分利用滑模变结构控制动态响应快,以及PI型电流控制无稳态误差的特点,并能解决滑模变结构控制的抖颤问题.实验结果表明该电流控制方法响应时间短而且超调量小,同时获得良好的动态响应和控制精度.     

直流电动机的优化滑模变结构控制

为了改善直流电动机调速的动态性能,减少指数趋近率引起的抖振,提出了一种直流电动机调速的新方法,将滑模变结构控制策略应用于直流电动机调速控制系统.在给定的数学模型基础上,分别设计出了基于指数趋近率和改进的指数趋近率的滑模变结构控制器.通过Matlab中的Simulink工具对两种控制器仿真和比较表明,改进的控制率能够达到良好的速度与位置跟踪效果,其响应时间和调整时间均较小,并且可以进一步有效地削弱抖振.方法具有一定的实用价值.     

基于P-模糊自适应PID控制的无刷直流电动机调速系统

分析了无刷直流电动机的数学模型,提出了一种新型的P-模糊自适应PID控制方法,并在Matlab/Simulink环境中建立了基于P-模糊自适应PID控制的无刷直流电动机调速系统仿真模型。在该调速系统中,电流控制采用电流滞环,转速控制采用P控制和模糊自适应PID控制相结合的方式,实现了电流滞环和转速模糊控制的双闭环调速控制功能。仿真结果表明,该系统与基于常规PID控制的调速系统相比,系统响应时间缩短一半,且超调减小,具有较强的鲁棒性和自适应能力。     

直流调速系统的变结构控制

针对直流电动机的二阶状态空间模型实施变结构控制。从实现的角度,采用了基一培分状态反馈和基于观测器重构状态的两种控制方案,并进行了分析和比较,变结构控制使得直流调速系统对负载变化和自身参数扰动具有较好的鲁棒性能,控制结构也比较简单,仿真结果验证了控制方案的合理性。     

滑模多电平变换器驱动异步电动机系统的研究与设计

论述了滑模变结构多电平变换器系统的基本控制原理,深入分析了滑模变结构控制方法的原理和实现方法,设计了滑模多电平变换器驱动异步电动机系统.在MATLAB/simulink平台上对其进行仿真,仿真结果表明滑模变结构多电平变换器有优良的输出特性,这将为多电平变换器在高性能的交流调速闭环控制系统中的具体实用打下基础.     

无刷直流电动机积分反演模糊滑模控制

针对普通的无刷直流电动机控制策略受电动机本身因素影响,难以达到理想效果的问题,介绍了一种积分反演自适应滑模变结构控制和模糊控制相结合的控制器。该控制器在滑模面中加入积分项,实现了对速度信号的无静差跟踪,提高了系统的稳态精度;用模糊控制器来解决切换控制增益设定只能靠经验的问题;采用模糊控制算法对不确定性进行估计,有效地减小了滑模控制方法带来的抖振;为了进一步提高控制性能,重新设计了趋近律。仿真结果表明,该控制器能够大幅提升无刷直流电动机控制系统的性能。     

无刷直流电动机积分反演模糊滑模控制

针对普通的无刷直流电动机控制策略受电动机本身因素影响,难以达到理想效果的问题,介绍了一种积分反演自适应滑模变结构控制和模糊控制相结合的控制器。该控制器在滑模面中加入积分项,实现了对速度信号的无静差跟踪,提高了系统的稳态精度;用模糊控制器来解决切换控制增益设定只能靠经验的问题;采用模糊控制算法对不确定性进行估计,有效地减小了滑模控制方法带来的抖振;为了进一步提高控制性能,重新设计了趋近律。仿真结果表明,该控制器能够大幅提升无刷直流电动机控制系统的性能。     

实现滑模变结构控制直流调速系统微机系统

本文提出一种用单片机实现直流电机调速系统滑模变结构控制实现方案。     

Pre- and post-filtering approach to sensorless VSS speed control of a permanent magnet DC motor subject to Hammerstein and Wiener nonlinearities

In this paper, we propose a pre- and post-filtering approach to output feedback variable structure control of a permanent magnet DC servo motor under constant inertial load. The proposed control method is to regulate the motor speed by using the armature current measurement alone. Both the Hammerstein nonlinearity for the system input end and the Wiener nonlinearity for the output end are considered. With these static nonlinear functions carefully identified and their inverses fitted, the linearized model renders a simple dynamic mapping from the armature current to the sliding variable, which is designed as a dynamic function of the motor angular velocity. The pre-filter is the inverse of the Hammerstein function. The post-filter consists of two blocks in series: the inverse of the Wiener function and the concatenating dynamic filter, which is a linear relationship between the armature current and the sliding variable. The proposed method is robust against parameter variations in the electric subsystem such as the armature inductance and resistance.     

容错逆变器驱动的PMSM双环预测控制的研究

为了提高三相四开关容错逆变器驱动的永磁同步电机调速系统的性能,提出了调速系统双闭环预测控制策略。在转速环中设计了带扰动补偿的模型预测控制方法,通过离散扰动观测器估计负载扰动并进行前馈补偿,与模型预测速度控制相结合得到[q]轴电流环的期望给定值。在电流环中设计了基于离散滑模的有限控制集模型预测控制方法。通过与传统PI、FCS-MPC方法进行仿真对比,验证了该方法在空载启动、给定转速突变以及存在负载扰动、参数变化时,可使容错逆变器驱动的永磁同步电机调速系统具有更好的动态响应能力和鲁棒性。     

基于matlab三相交流异步电动机软起动性能分析

分析了三相异步电动机的起动特性,基于matlab仿真软件对三相异步电动机直接起动和软起动的起动性能进行仿真。系统采用晶闸管交流调压电路作为软起动的主电路,控制回路由电流负反馈组成,构建了软起动仿真模型。仿真结果表明,限流部分采用电流反馈的闭环控制方法可以达到预期的控制效果,使电动机平稳可靠地起动。     

基于矢量线性组合的直接转矩控制系统仿真

针对传统直接转矩控制存在转矩脉动大和开关频率不固定的缺点,该文提出了一种采用矢量线性组合和SVPWM调制的新型直接转矩控制方法,即由空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术产生六个基本的和六个线性组合的定子电压空间矢量,根据转矩偏差和磁链偏差优化选择定子电压空间矢量,实现对电机转矩的控制.将该控制方法应用到异步电动机调速系统,通过系统仿真实验验证,该控制方法的输出转矩脉动小、电流谐波低、开关频率固定,调速系统有着良好的动态性能和调速精度.     

一种用于异步电机矢量控制的新型滑模转子磁链观测器研究

针对异步电机矢量控制需要实现定、转子电路解耦的一个关键问题是准确地观测转子磁链.提出了一种以异步电机在两相同步旋转坐标系下的定子电流和转子磁链为状态变量的基于滑模变结构思想的转子磁链观测器,对滑模变结构输入控制信号的设计使得滑模运动速度与轨迹和滑模面的距离相关联,并利用李亚普诺夫理论证明了算法的收敛性.通过仿真表明,该方法具有较高的转子磁链观测准确度,对转子电阻的变化具有很强的鲁棒性,能够改善异步电机矢量控制调速系统的动静态性能.     

Commutation Torque Ripple Suppression in Three Phase Brushless DC Motor Using Open-end Winding

Three phase brushless DC motor has the characteristics of high power density, simple structure and excellent speed regulation performance, which is widely used in the field of electric drive. Open-end winding brushless DC motor has no neutral point, and each phase winding is electrically isolated, which can realize the independent control of each phase winding. Compared with Y-connected brushless DC motor, the open-end winding brushless DC motor has a wider range of speed regulation under the same voltage, and has certain fault-tolerant performance, which is suitable for the application of low voltage and large current. Compared with the multiphase fault-tolerant motor, open-end winding brushless DC motor has simpler structure and higher winding utilization rate. However, the open-end winding brushless DC motor still has torque ripple, among which the cogging torque is related to the motor body structure, while commutation torque ripple is affected by the mutual inductance of the winding and the current freewheeling loop. The commutation process of the open-winding brushless DC motor is analyzed, and it is concluded that the current change rates of the turn-off phase and turn-on phase are equal under the ideal back electromotive force(back-EMF), which can ensure that the non-commutation phase current and the electromagnetic torque kept constant. The overlapping commutation with phase current closed-loop method is proposed to suppress the commutation torque ripple of open-end winding BLDC motor, and the applied voltage on turn-off phase and delayed time of turn-off phase in overlapping commutation are derived, the sliding mode observer is used to calculate the electromagnetic torque. MATLAB simulation and experimental results verify the effectiveness of this method.

     

保证磁场定向坐标准确的一种实用自适应补偿控制方法

感应电动机转差型矢量控制变频调速系统中，由于电机参数受温升影响而发生变化，引起磁场定向坐标偏离设定位置，导致电机运行品质的恶化。本文提出了一种新的转差角频率自适应补偿控制方法，称ＡＣＳＡＦ方法。通过检测电机的定子电压，电机转子旋转速度间接计算转子磁链定向坐标准确时应控制的转差角频率，从而构成一个自适应补偿环节。本系统在ＳＴＤ工控机上得到了实现。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

本文提出了一种基于滑模变结构控制原理的无位置传感器控制方法。通过分析永磁同步电机的模型,应用滑模变结构控制原理,提出了一种针对永磁同步电机的无位置传感器控制策略。它利用电机中容易测得的定子电流、直流母线电压,通过滑模变结构控制原理来估算转子位置。利用Matlab／Simulink对系统进行了仿真,仿真结果表明,转子位置估算结果基本与实际位置一致。     

新趋近律的直流微电网母线电压滑模控制设计

随着直流微电网技术的快速发展,直流微电网中母线电压的稳定性控制作为直流微电网正常平稳运行的关键,也成为了研究热点之一;针对直流微电网母线电压外环易受参数摄动和负荷扰动的影响,提出了一种扩张状态扰动观测器ESO(Extend state observer)与新型趋近律的滑模控制器NRSMC(New reaching law sliding mode control)相结合的复合控制器ESO-NRSMC;该控制器采用了一种新型趋近律方法来解决抖振现象与滑模面趋近时间之间的矛盾;同时扩张状态观测器将观测到的扰动值补偿到滑模控制器中,进一步提高控制器的抗扰动能力;还构造了Lyapunov函数来验证所设计的母线电压外环闭环控制系统的稳定性;最后通过仿真证明控制器ESO-NRSMC在微电网系统参数发生变化以及负载扰动的情况下,依然能够实现对直流微电网母线电压的稳定控制,具有较强的优越性和鲁棒性能。     

Vector control for induction motor drives based on adaptive variable structure control algorithm

This paper presents a new adaptive robust control for induction motor drives. The proposed control scheme is based on the so‐called field oriented control theory that allows to control the induction motor like a separately excited direct current motor drive, where the field flux (produced by the field current) and the armature flux (produced by the armature current) are decoupled. The robust control law is based on the sliding mode control theory, but unlike the traditional sliding mode control schemes, the proposed design incorporates an adaptive switching gain that avoids the need of calculating an upper limit of the system uncertainties. Moreover the proposed control law is smoothed out in order to avoid the high control activity inherent to the switching control laws. The resulting closed loop system is proven to be stable using the Lyapunov stability theory. Copyright © 2010 John Wiley and Sons Asia Pte Ltd and Chinese Automatic Control Society