基于高阶滑模方法的永磁同步电机控制系统研究

设计并实现一种采用定子电流和转子磁链为状态量的高阶滑模观测器,该观测器以四阶状态方程为基础,可以直接输出转子磁链的观测值.为避免因引入低通滤波器而产生的磁链相位变化,提出一种矢量状态方程滤波方法,以电流的观测偏差为滑模面,将等效控制信号直接输入到磁链方程中,通过磁链方程对抖振信号进行滤波.仿真结果表明,在没有对观测值进...     

基于滑模磁链观测器的异步电机转矩控制仿真

针对传统异步电机磁链观测精度较差的问题,提出了一种新型滑模变结构定子磁链观测方法,该观测器在静止坐标系下通过滑模趋近律,使观测电流跟随实际电流变化,从而实现对定子磁链的观测。此外,与传统滑模磁链观测器不同,该方法可以实现对转子速度及磁链的估计,磁链观测过程独立于实际转子速度分量,具有较强的鲁棒性。理论分析和仿真结果表明,该方法能实现定子磁链的精确观测,具有精度高、鲁棒性强等特点。     

一种新型磁链滑模观测器的IPMSM无位置传感器最大转矩控制

针对传统内置式永磁电机最大转矩电流比控制中存在的磁路饱和、电感误差较大的问题,在分析传统磁链模型的基础上,设计了一种新型的磁链滑模观测器。通过对内置式永磁同步电动机在d-q坐标系上的电压方程进行变换,定义新型磁链模型,并依据新磁链矢量所在轴建立新的旋转直角坐标系。为了实现内置式永磁同步电机最大转矩电流比的控制,在新建的坐标系上借助相位角分析,完成了新定义磁链的控制方程和磁链滑模观测器设计。仿真与实验结果表明:所提出的方法可以获得精度较高的定子磁链观值,对电机电感的变化具有较强的鲁棒抑制能力,可以非常近似地估计最大转矩(MTC)。     

一种双滑模观测器的异步电机转矩闭环控制方法研究

为了提高异步电机的转矩控制精度,提出了一种基于双滑模观测器的异步电机转矩闭环控制方法。首先构建了一种反电动势滑模观测器的数学模型,该模型实现了反电动势的观测;同时,设计了一种磁链滑模观测器并采用数学模型表达,实现了磁链观测。然后,根据李雅普诺夫稳定性理论分析了所设计的滑模观测器的稳定性,并进一步研究了所设计的观测器的参数鲁棒性。然后对其进行仿真研究,其仿真表明,所设计的磁链观测方法和转矩闭环控制系统具有较强的参数鲁棒性,能够为异步电机的工程应用提供一定参考。     

基于SMO的开关磁阻电机无位置传感器控制仿真研究

针对开关磁阻电机中位置传感器的引入用所带来的结构复杂程度以及系统的成本的提高、电机可靠性以及坚固性降低等问题,提出了一种新的基于滑模观测器的开关磁阻电机无位置传感器控制方法:采用五点法磁链模型,结合滑模观测器实现了转子位置无位置传感器控制。该方法以转速以及电机转子位置作为状态变量,以实际磁链以及估算磁链的偏差作为滑模面,构建出了滑模观测器,对转子位置进行了间接检测。然后利用Matlab仿真软件搭建出了12/8极开关磁阻电机的仿真模型,并在Simulink环境下对开关磁阻电机进行了仿真研究。研究结果表明,所给出的无位置传感器控制方法可以有效地估算出电机的转速以及转子的位置,测量得到的转子位置误差小,具有较好的鲁棒性以及抗干扰能力,动态性能较好。     

基于动态滑模的起重机位置控制系统设计

给出了起重机电机负载系统的数学模型,以此模型为基础,采用动态滑模控制理论,分别设计了系统的磁链动态滑模控制器和位置动态滑模控制器,考虑到系统转子磁链无法直接测量,设计了转子磁链观测器;为保证动态滑模面的物理可实现性,对系统的不确定干扰设计了自适应律,进行自适应估计。仿真结果表明系统具有较好的动态性能,较高的位置控制精度及对干扰具有良好的鲁棒性。     

一种机器人用新型异步电机定子磁链观测器

异步电机因其成本低、可靠性高、维护方便等优点而在伺服系统、机器人驱动等领域得到广泛应用。定子磁链是实现异步电机高性能控制的基础,因此必须进行准确观测。针对常规异步电机电压模型、电流模型和混合电压电流模型定子磁链观测器存在的缺点,提出了一种基于极致扭曲滑模的新型异步电机定子磁链观测方法。所提方法不仅克服了电压模型定子磁链观测器受积分初始值和积分漂移的影响,而且克服了电流模型和混合电压电流模型定子磁链观测器受电感参数影响较大的问题,从而大大提高了异步电机定子磁链观测的精度。仿真和实验结果均验证了所提方法的有效性。     

IPMSM非奇异快速终端滑模无速度传感器转矩控制

为了提高轨道交通用内置式永磁同步电动机转矩控制性能,构建了非奇异快速终端滑模观测器观测等效反电动势,采用分数阶锁相环实现速度和位置的辨识,基于有效磁链实现了转矩控制。首先,采用等效反电动势的概念建立了内置式永磁同步电动机的模型,此模型和表贴式永磁同步电机等效;其次,在α-β静止坐标系构建了非奇异快速终端滑模观测器(NFTSMO),应用滑模等值原理观测内置式永磁同步电动机的等效反电动势,利用分数阶锁相环(FO-SPLL)实现了转子速度和位置的辨识,并观测有效磁链和负载转矩,构成转矩闭环控制。最后,通过仿真和RT-Lab硬件在环实验验证了所提出方法的正确性和有效性。     

基于无速度传感器的PMSM改进直接转矩控制方法

直接转矩控制方法相较于矢量控制具有响应快等优点,但由于传统的直接转矩控制采用滞环控制,因此转矩及磁链具有较大波动性。采用基于空间矢量调制的直接转矩控制,有效减小了转矩及磁链波动;并通过采用改进的滑模观测器对转速进行估计,实现无速度传感器控制。最后通过d SPACE快速控制实验平台进行验证,结果证明了提出控制方法的有效性。     

基于双滑模控制的PMSS直接转矩调速系统设计

针对永磁同步电主轴传统直接转矩控制策略存在较大的磁链和转矩脉动,系统在低速段难以精确控制,以及由于磁链和转矩脉动引起的噪声和抖动等问题,该文提出了基于双滑模变结构控制的永磁同步电主轴直接转矩调速控制方案。提出通过转矩和磁链的2个滑模控制器来代替传统直接转矩中的2个滞环控制器,其输出实现了空间电压矢量调制,保证了逆变器开关频率恒定,减小了磁链和转矩脉动;分析滑模变结构控制所产生抖振缺陷的机理,选择适当的趋近律在保证系统鲁棒性的前提下有效抑制了抖振。实验和仿真结果表明,该调速系统具有动态响应快,磁链和转矩脉动小以及较强的鲁棒性等优点。     

Adaptive super-twisting sliding mode observer based robust backstepping sensorless speed control for IPMSM

This paper proposes a higher-order sliding mode observer based robust backstepping control to realize high-performance sensorless speed regulation for the interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM). A new robust adaptive super-twisting higher-order sliding mode based observer is proposed to estimate the rotor position. The proposed observer has advantages of sliding chattering reduction and robustness against uncertainties. And, a new robust integral adaptive backstepping control with sliding mode actions is designed to achieve precise speed regulation. The uncertainties with unknown bounds can be stabilized by the sliding mode actions. And both transient and steady performance can be achieved by using the sliding mode and integral actions simultaneously. Then, a sensorless scheme is put forward to by combining the presented observer and the proposed controller. The stability of the observer and controller are verified. Simulation and experiment results validate the proposed approach.     

基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制

为解决永磁同步电机（PMSM）控制中机械式位置传感器带来的成本及可靠性等问题,将滑模观测器技术应用到PMSM矢量控制系统中。该系统采用滑模面及滑模等效控制方法,通过选择足够大的滑模增益,在观测电流和实测电流之间的误差上构建滑模面,对电机反电势进行观测以得到转子位置角,并基于Lyapunov稳定性判据对滑模观测器的收敛性进行了分析;建立了应用滑模观测器的PMSM无传感器矢量控制实验系统,设计了位置及速度滑模控制器。进行了1500r／min稳态及正负转速切换的角度估算实验,实验结果验证了该方法的有效性。研究结果表明,基于滑模观测器的无传感器控制策略能准确估计出PMSM的转子位置角,从而得到转子速度,且系统具有较好的动、静态特性。     

电动汽车永磁同步电机无位置传感器控制的研究

针对电动汽车永磁同步电机无位置传感器控制系统,在两相静止坐标系（d—B）内将滑模观测器法与MRAS结合,提出了基于模型参考自适应的滑模观测器,并利用自适应律估计永磁同步电机的转子速度。仿真和试验表明无位置传感器控制方法是切实可行的。     

Design and performance analysis of an iterative flux sliding-mode observer for the sensorless control of PMSM drives

To improve the performance of permanent magnet synchronous motor (PMSM) drives, a sensorless control scheme based on a novel iterative flux sliding-mode observer (IFSMO) is proposed in this paper. Two major drawbacks of the conventional sliding-mode observer (SMO), namely, chattering phenomena and high-order harmonics, are discussed. These drawbacks affect the estimation accuracy of the SMO and reduce the control reliability of the system. To eliminate high-order harmonics, a flux SMO is designed by expanding the PMSM state equations with the PM flux. The flux SMO estimates the rotor speed and position using the flux linkage instead of back-EMF information. Moreover, to reduce the chattering in the estimation results, the proposed flux SMO is iteratively used in one current sampling period to adaptively adjust the observer gain. An overall PMSM sensorless control system based on the proposed IFSMO is designed, and an experimental platform using the TMS320F28335 digital signal processor (DSP) controller is built. The superior chattering reduction and harmonic suppression characteristics of the proposed IFSMO are experimentally validated, and the experimental results verify the feasibility of using the proposed IFSMO-based PMSM sensorless scheme in practical applications.     

基于自适应全阶磁链观测器的直接转矩控制系统

基于模型参考自适应理论，采用自适应全阶磁链观测器观测定子磁链和辨识转速，并结合模糊控制，利用Matlab／Simulink构建了无速度传感器直接转矩控制系统。     

基于滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制研究

针对永磁同步电机无位置传感器高动态性能控制问题,对传统矢量控制存在电流内环PI控制器对系统性能的影响以及传统滑模观测器中动态转子位置角估计不准、稳态转速估计不精确等观测器性能进行了改进,提出了一种基于改进滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制方法。根据永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,选择了电机d、q电流作为状态变量,利用前向欧拉法推导出永磁同步电机d、q轴电流的预测模型。通过实时评估价值函数选出使得下一时刻电流跟踪效果最好的电压矢量,将其对应的开关状态作用于逆变器。同时,推导表贴式永磁同步电机的滑模观测器模型并对其观测出的转子位置角和转速进行补偿,得到较为精确的估算值。最后将算法在Matlab/Simulink进行了仿真试验。研究结果表明:所提出的控制方法动态性能好、稳态精度高。     

New hybrid sensorless speed of a non-salient pole PMSG coupled to wind turbine using a modified switching algorithm

The paper focuses on the design of position and speed observers for the rotor of a non-salient pole permanent magnet synchronous generator (NSPPMSG) coupled to a wind turbine. With the random nature of wind speed this observer is required to provide a position and speed estimates over a wide speed range. The proposed hybrid structure combines two observers and a switching algorithm to select the appropriate observer based on a modified weighting coefficients method. The first observer is a higher-order sliding mode observer (HOSMO) based on modified super twisting algorithm (STA) with correction term and operates in the medium and nominal wind speed ranges. The second observer is used in the low speed range and is based on the rotor flux estimation and the control by injecting a direct reference current different to zero. The stability of each observer has been successfully assessed using an appropriate Lyapunov function. The simulation results obtained show the effectiveness and performance of the proposed observer and control scheme.     

基于滑模观测器的无传感PMSM驱动控制系统的研究

为了研发一种可以取代传统有位置传感器的无传感器PMSM驱动控制系统,在分析滑模变结构控制理论(SMC)及永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上,建立起基于滑模观测器(SMO)的无传感PMSM矢量控制系统的数学模型,并搭建了采用id=0矢量控制策略的无传感PMSM矢量控制系统的仿真模型并进行仿真研究.结果表明,应用滑模...     

Sensorless sliding mode observer for a five-phase permanent magnet synchronous motor drive

This paper deals with the sensorless vector controlled five-phase permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive based on a sliding mode observer (SMO). The observer is designed considering the back electromotive force (EMF) of five-phase permanent magnet synchronous motor. The SMO structure and design are illustrated. Stability of the proposed observer is demonstrated using Lyapunov stability criteria. The proposed strategy is asymptotically stable in the context of Lyapunov theory. Simulated results on a five-phase PMSM drive are displayed to validate the feasibility and the effectiveness of the proposed control strategy.