永磁同步电机调速系统的自抗扰控制

针对永磁同步电机具有强耦合和强非线性特性的特点,在分析永磁同步电机数学模型和自抗扰控制原理的基础上,将自抗扰控制器应用于永磁同步电机的控制中,实现了永磁同步电机调速系统的自抗扰控制.仿真结果表明,这种自抗扰控制比PI控制有着更优的动态和稳态性能,并且使闭环系统在抗干扰性和鲁棒性上有了提高.     

永磁同步电机自抗扰控制调速系统

在永磁同步电机(PMSM)调速系统中,提出采用自抗扰控制(ADRC)设计PMSM调速系统速度环,针对调速系统控制特性和ADRC策略特点,改进ADRC中的扩张状态观测器。同时,采用非线性扩张状态观测器(NESO)观测系统负载转矩并进行前馈补偿,以降低系统负载转矩扰动影响。综合以上两点改进措施,设计出速度环改进型自抗扰控制器(IADRC)。通过仿真和试验验证了IADRC在PMSM调速系统中的有效性。     

基于负载观测的伺服系统抗扰研究

当负载变化时，按线性二次型状态反馈(LQSF)所设计的最优闭环控制系统是有静差的，为了减小和消除扰动静差，文中引入负载观测器实施对扰动负载的观测，并将其引入到电流调节器的输入端，作为速度调节器前馈补偿的控制输入，从而使系统具有优良的抗扰性能。文中给出了伺服系统负载观测的存在条件，负载观测器的构成方法，并在有或无负载观测结果参与控制的情况下，对实际系统做对比研究。系统的仿真和实验均证实了负载观测器参与系统控制的有效性。     

永磁同步电机调速系统自抗扰控制器的设计北大核心

将自抗扰控制器(ADRC)运用到永磁同步电机(PMSM)调速系统控制中。电流环采用一阶非线性自抗扰控制器(NLADRC)抵消电流环反电势的影响,减小电流跟踪误差和相电流总谐波畸变(THD);转速环采用一阶线性自抗扰控制器(LADRC)对负载转矩和黏滞摩擦进行补偿,提高系统转速稳定性;最后利用基于带宽的参数整定公式整定控制器参数。仿真和实验结果表明系统具有良好的转速稳定及抗负载扰动能力,验证了控制器设计的有效性。     

基于自抗扰技术的永磁同步电机直接转矩控制

永磁同步电机是一个强耦合的非线性系统.研究了永磁同步电机的调速控制问题.针对永磁同步电机特点,结合自抗扰技术与直接转矩控制方案,设计了基于自抗扰技术的永磁同步电机直接转矩控制系统.仿真结果表明,该控制系统具有比PI控制方案更优的动态性能,并且在不同参考转速给定下系统具有更好的适应性.     

基于永磁同步电机模型辨识与补偿的自抗扰控制器

在用1阶自抗扰(active disturbance rejection controller,ADRC)控制的永磁同步电机(permanent magnetic synchr- onous motor,PMSM)调速系统中,当扰动变化大时,扩张的状态观测器(extended state observer,ESO)难以保证对扰动的估计精度。为了使ESO对扰动有更好的估计,提高1阶自抗扰控制器的性能,提出了PMSM调速系统的模型补偿自抗扰控制器方案。辨识出系统的部分模型,利用部分模型信息在一阶自抗扰控制器对扰动进行部分补偿,从而减小了ESO对扰动估计的压力,使得扰动估计精度提高。仿真结果表明,该算法具有更好的抗负载扰动能力。     

基于自抗扰控制器的永磁同步电机位置伺服系统

设计了一种新颖的基于自抗扰控制器的永磁同步电动机位置伺服系统。该系统通过跟踪-微分器为给定位置信号提供一个过渡过程,克服了系统响应速度和超调之间的矛盾,使得系统响应快且没有超调;通过扩展状态观测器将系统的负载、转动惯量和定子电阻等参数变化带来的扰动观测出来并加以补偿,提高了系统的抗干扰能力;通过非线性状态误差反馈律实现了"小误差大增益,大误差小增益"的非线性控制,提高了控制精度。仿真结果表明,该系统具有响应快、无超调、稳态精度高的特点,对负载、转动惯量和定子电阻的变化具有很强的鲁棒性。     

基于前馈补偿的永磁同步电机自抗扰控制

针对负载转矩扰动对永磁同步电机(PMSM)控制造成的影响,提出了一种基于前馈补偿的PMSM自抗扰控制(ADRC)策略。通过线性自抗扰控制(LADRC)改进传统PID控制器快速性和超调之间的矛盾,并且通过引入负载转矩前馈补偿的方法,将负载转矩观测器观测到的转矩按比例反馈到电流环中,在负载转矩发生突变时进行补偿。仿真结果表明,增加了前馈补偿的LADRC系统对PMSM的控制效果明显优化,有效地抑制了因负载转矩突变引起的转速波动,验证了所提策略的有效性。     

基于卡尔曼观测器的永磁同步电机自抗扰控制

根据卡尔曼滤波理论建立观测器,对永磁同步伺服系统的负载转矩进行实时观测,并利用负载转矩的观测值在系统中形成转矩前馈补偿,极大地提高了系统的动态性能和抗干扰能力.试验证明,该方法简单有效,可以显著提高系统的抗干扰能力和鲁棒性.     

基于自抗扰控制器的永磁同步电机直接转矩控制

针对传统永磁同步电机直接转矩控制(DTC)中转矩和磁链脉动较大以及转速超调的缺点,文中提出了一种基于自抗扰控制器的直接转矩控制策略。对于传统的PI控制策略中的磁链环、转矩环以及转速环不能满足控制系统非线性的需求,所提出的控制策略中非线性的自抗扰控制器满足了系统的非线性需求,提高了控制系统的动态响应能力。该策略中使用自抗扰控制器取代了传统PI控制结构,设计磁链、转矩和转速自抗扰控制器。通过搭建半实物仿真平台,进行实验验证文中控制策略的有效性。实验结果表明所提出的控制策略与传统的直接转矩控制相比较,文中提到的控制策略可以有效降低转矩和磁链的波动并提高系统的稳定性,降低了转速超调,改善了系统的动态性能。     

基于自抗扰控制原理的全电飞机用永磁同步电机转速闭环控制

采用永磁同步电机直接驱动全电飞机螺旋桨,为了抑制不稳定气流对输出转矩影响和提高螺旋桨抗扰动能力,对永磁同步电机实现基于自抗扰原理的转速闭环控制。分析不同飞行状态下螺旋桨的转速与转矩需求,建立基于自抗扰转速闭环控制模型并利用Dspace模拟飞行工况运行。仿真和实验验证了基于自抗扰转速闭环系统对负载变化具有抗扰能力,整个飞行工况下永磁同步电机转速响应平稳,转矩输出符合螺旋桨转矩需求。     

基于自抗扰控制器的内置式永磁同步电机无位置传感器控制

位置传感器故障是内置式永磁同步电机可靠性降低的重要原因之一。针对无位置传感器算法中滑模观测器存在观测角度滞后和系统抖振的缺陷,提出了一种以自抗扰控制器为核心的无速度传感器控制方法。该方法基于内置式永磁同步电机的扩展反电动势模型,重新设计了适用于其电流内环的自抗扰控制器,使之不再依赖于永磁体磁链参数。针对位置和速度估计问题,系统将扩展反电动势纳入未知扰动,采用状态扩张观测器对其进行估计,最后使用锁相环生成转速和转子位置。仿真和实验结果表明,该控制策略能够准确估计电机转子位置,并具有很好的稳态性能。     

基于降维负载转矩观测器的永磁同步电机转矩前馈补偿策略

针对飞机电蒸发冷却系统中永磁同步电机(PMSM)在不同工况下的抗负载扰动问题,研究了负载转矩前馈的方法,提出了一种基于降维负载转矩观测器的转矩前馈控制难点。针对降维负载转矩观测器提出工程化设计方法,通过将观测到的负载转矩补偿到电机电流环输入,实现电机对负载扰动的快速响应,提高了抗负载扰动能力。仿真和试验结果验证了降维负载转矩观测器设计方法以及PMSM负载转矩前馈控制算法的正确性和有效性。     

基于改进自抗扰的永磁同步电机位置伺服系统

为了提高系统对未知扰动和参数变化的鲁棒性,将自抗扰控制(ADRC)策略引入到永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统中,并对ADRC策略进行改进,使系统满足高性能伺服控制要求。通过对ADRC中扩张状态观测器(ESO)结构的改进,提高观测器对扰动的观测速度。同时,针对ADRC中使用的转动惯量与实际惯量间存在误差,会影响速度ADRC控制器中控制增益的选取,采用在线惯量辨识方法,实时调节控制器参数。综合以上2点改进措施,分别设计转速环、位置环改进ADRC控制器,从根本上提高系统的动态性能和抗扰动能力。最后,通过仿真验证改进ADRC策略在PMSM位置伺服系统中的有效性。     

带式输送机永磁驱动系统自抗扰同步控制策略

针对带式输送机永磁驱动系统采用PID控制器进行控制时电机的控制性能差和采用多电机驱动时电机间转速不同步、稳定性差等问题,提出了带式输送机多永磁电机驱动系统自抗扰同步控制策略。基于自抗扰控制(ADRC)技术设计了2种调速控制策略,并搭建仿真模型进行了对比试验;随后结合模糊PID控制技术对传统偏差耦合控制进行结构改进,并以矿用带式输送机多永磁电机驱动系统为控制对象,开展基于主从、传统偏差耦合和改进型偏差耦合同步控制结构的仿真。结果表明,基于二阶ADRC和改进型偏差耦合控制结构的带式输送机多永磁电机驱动系统同步控制策略具有更好的抗干扰能力、控制精度和同步性,有利于带式输送机平稳高效的安全运行。     

基于实时负载转矩反馈补偿的永磁同步电机变增益PI控制

为了减小负载转矩扰动对永磁同步电机转速的影响,对负载转矩扰动下永磁同步电机(PMSM)伺服系统数学模型的频域特性进行了研究,总结出负载转矩扰动和速度PI控制器参数之间的关系,提出了基于负载转矩反馈补偿的永磁同步电机变增益PI控制方案。变增益PI(VGPI)控制器根据转速信号中特定频率分量的变化,进行控制器增益的实时调节;同时采用FPGA器件设计并实现了基于Kalman滤波器的负载转矩观测器,能够对负载转矩扰动进行实时观测和补偿,提高了永磁同步电机伺服系统对负载转矩扰动的抑制能力。实验结果验证了控制策略的有效性。     

基于复系数滤波反电势观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

在众多无位置传感器控制方法中,低通滤波反电势观测器结构简单,参数整定容易,易于编程实现。但是该方法估计出的反电势会产生相位滞后,在估计永磁同步电机转子位置时即使进行了相位补偿,依然会存在较大的位置估计误差。针对这一问题,提出一种复系数滤波反电势观测器。该观测器只有一个参数需要调节,对于内置式和表贴式永磁同步电机具有统一的表达形式。此外该反电势观测器具有复系数滤波器的特点,在中心频率处无幅值衰减和相位滞后,可以不失真地提取出反电势信息。接着使用正交锁相环来处理获得的反电势信息,估算出电机的转子位置和速度。实验结果验证了该算法的有效性和可行性。     

基于滑模观测器与滑模控制器的永磁同步电机无位置传感器控制

针对无位置传感器永磁同步电机控制系统中转子位置与转速无法直接测量的问题,提出基于滑模观测器的转子位置间接检测方法。通过研究低速时滑模观测器的估算误差较大的特点,分析无位置传感器控制方式下电机存在无法零速起动的问题,利用变压变频控制策略进行他控起动。依据滑模观测器的电流跟随特性和滑模控制器的转速跟随特性,同时引入时变项,在提高滑模面收敛速度的基础上实现了调速系统由他控方式向自控方式的平滑过渡。仿真和实验证明,提出的算法不仅解决了滑模观测器在零速及附近的低速范围内所存在的预测死区问题,而且削弱了两种控制方式切换过程中产生的抖振。     

基于滑模模型参考自适应系统观测器的永磁同步电机预测控制

针对一种三电平驱动的永磁同步电机控制系统,设计了一种无速度传感器有限集预测控制策略。首先,针对三电平逆变器驱动电路,采用有限集预测控制策略将其开关控制矢量看成一个有限集,在此有限集中搜索使目标函数最优的开关矢量,目标函数选择为输出误差电流,保证了电机定子电流波形的质量。其次,基于滑模模型参考自适应系统(MRAS)方法,利用电机本体的参考模型与电流模型的输出误差构造滑模面,设计了电机速度观测器,以改善位置和速度估计精度并提高系统的鲁棒性,并分析证明其稳定性。实验结果表明预测控制器较传统PID控制器能够提高定子电流波形质量,同时观测器能够较精确地估计永磁同步电机转子位置和速度,具有较好的鲁棒性。实现了对永磁同步电机的无传感器预测控制。