感应电机高阶终端滑模磁链观测器的研究

提出了基于高阶非奇异终端滑模的感应电机转子磁链观测方法,用于实现感应电机的按转子磁链定向控制. 设计了非奇异终端滑模面及观测器的控制策略,利用所设计的控制策略推导出电机转子磁链信息. 为了抑制常规滑模存在的抖振现象,设计了定子电流观测器的高阶滑模控制律,可将控制信号直接用于电机转子磁链的估计. 较常规滑模观测器,所提方法具有较高的观测精度,并对电机参数变化具有良好的鲁棒性.仿真结果验证了方法的有效性.     

一种感应电机的状态变量及关键参数在线观测方法

针对感应电机定转子电阻、磁链、负载力矩等关键参数在电动机运行过程中会产生较大变化,对其精确控制产生不利的影响,提出一种在线观测方法,将感应电机强耦合系统数学模型通过非线性微分同胚变换转化为非线性规范型,并设计一种高增益观测器(HGO).该观测方法不要求系统能观,而且鲁棒性好,计算量小,通过对观测器增益参数的调节能够使观测误差达到任意精度.仿真及实验结果表明,所设计的观测器具有更高的观测精度,并且具有较强的鲁棒性.     

基于高增益观测技术的高精度感应电机磁链观测器研究

针对感应电机磁链观测的一般方法具有观测精度不高、使用的电机参数多、易受影响等问题,利用非线性微分同胚变换对感应电机强耦合非线性系统进行转化,提出一种基于高增益观测技术的感应电机磁链观测器.该观测器不需要满足状态能观的条件且计算量小,通过调节增益能够达到任意精度误差.对非线性规范型的高增益观测器进行了稳定性分析,证明了收敛性.仿真和实验结果验证了该观测器的高观测精度和所提方法的可行性和有效性.     

感应电机二阶滑模次优算法定子磁链观测器设计

提出了基于二阶滑模次优算法的感应电机定子磁链观测方法,设计了定子磁链观测器,并应用到感应电机直接转矩控制中.本文设计的磁链观测器,通过准确的跟踪电流及其变化率,从而实现对转子磁链的准确估算,然后利用转子磁链与定子磁链的关系,估算出定子磁链.由于本文设计的定子磁链观测器是一个多输入多输出(MIMO)系统,稳定性分析非常复杂,为此将磁链估算误差的微分看作扰动处理,从而将MIMO的观测器模型分解成两个独立的单输入单输出(SISO)系统,简化了稳定性分析.将该观测器用于感应电机直接转矩控制中,达到了很好的控制效果.仿真和实验验证了该方法的有效性.     

一种基于模型优化自抗扰控制的新型定子磁链观测器

磁链观测是实现高性能转矩控制的基础.针对直接转矩控制系统低速时磁链观测精度差的问题,提出了一种基于模型优化自抗扰控制的新型定子磁链观测器,以定子磁链的频率响应函数为依据,根据其幅频和相频特性分析了磁链观测对电机参数变化的敏感性.分析结果表明,按照这种思路设计的定子观测器在不同的转速和负载条件下都能达到较为理想的观测精度...     

基于滑模与自适应观测器的感应电机非线性控制新策略

提出一种结合滑模变结构和自适应观测技术的感应电机非线性控制新方法. 以定子电流与定子磁链为状态变量建立感应电机模型, 采用非线性分析方法建立转矩与磁链误差方程, 使用自适应滑模技术设计转矩与磁链控制器, 推导出定子电压控制量. 基于模型参考技术设计自适应观测器, 向控制器提供准确的转速辨识与磁链观测值,并给出了控制系统的稳定性证明. 该方法具有转矩脉动小、定子磁链畸变不明显的优点, 低速时也具有良好的控制性能, 且对参数与负载变化有较强的鲁棒性. 仿真与实验结果证明了该控制策略的正确性与有效性.     

异步电机反馈线性化二阶滑模定子磁链观测器设计

为了提高异步电机定子磁链的观测精度,提出了基于反馈线性化的二阶滑模磁链观测方法,设计了定子磁链观测器,并应用到异步电机直接转矩控制中.为更准确的观测磁链,选取转子磁链为系统输出,运用微分几何理论将异步电机系统的输入/输出线性化,得到以转子磁链为输出的异步电机反馈线性化模型.在此基础上设计基于Super-twisting算法的二阶滑模转子磁链观测器,实现对转子磁链的准确估算,并对所设计的观测器进行稳定性分析.然后再利用转子磁链与定子磁链的关系,估算出定子磁链.将该观测器用于异步电机直接转矩控制中,达到了很好的控制效果.仿真与实验结果验证了该方法的可行性和有效性.     

感应电机转矩跟踪无源控制及自适应观测器设计

针对感应电机高性能转矩跟踪控制和磁链难以直接测量问题,提出了基于无源性的转矩跟踪和自适应磁链观测器控制方案.首先基于感应电机的无源性特性设计了渐近稳定转矩跟踪控制器,重新配置了系统的平衡点,通过注入阻尼提高系统的收敛速度.然后通过将定子电流和转子磁链作为状态变量构建了自适应磁链观测器,简化了观测器结构,根据Lyapunov稳定性理论设计了自适应控制律,实现转子磁链、转速和定子电阻的在线估计.为减小转速估计误差对观测器的影响,给出了观测器增益矩阵的选择方法.仿真结果表明本文所提出的基于自适应观测器的无源控制方案能够有效提高感应电机的动静态性能.     

基于龙伯格观测器的感应电机预设性能位置跟踪优化控制EI北大核心CSCD

考虑暂稳态约束、控制参数优化及参数摄动和负载扰动等对感应电机位置跟踪控制性能的影响,本文提出了一种基于龙伯格观测器的预设性能优化控制方法.首先,针对电机转子磁链在实际中不可测的问题,采用龙伯格观测器对其进行了快速准确的估计.其次,基于反步法完成感应电机位置预设性能控制器的设计,基于变增益指数趋近律完成感应电机磁链滑模控制器的设计,通过构造干扰观测器对电机系统中由参数摄动和负载扰动引起的不确定项进行观测,实现了对系统给定值准确的跟踪控制.再次,将遗传算法(GA)与改进的粒子群优化(IPSO)算法相结合,对所设计的控制器参数进行优化整定,进一步提高了系统的收敛速度和稳态精度.基于李雅普诺夫稳定性理论分析表:所设计的控制器能够保证位置跟踪误差一直处于预设边界内,且整个闭环系统是全局一致有界稳定的.最后,通过仿真和模拟实验对比分析验证了本文所提方法的有效性及在实际电机系统中应用的可行性.     

硬件在环系统中电机参数辨识及状态估计研究

矢量控制电机中的敏感参数转子时间常数的实时辨识和电机状态实时估计是电机高性能运行的保证,首先讨论了转子时间常数参数辨识,其次讨论了滑模观测器并给出了观测器稳定性分析,通过观测器得到感应电机磁链状态估计值;将得到的转子磁链值用于MRAS状态估计,得到实时的电机转速.设计了硬件在环仿真系统验证电机状态估计方法及参数辨识方法;硬件在环试验系统包含感应电机,电气测功器以及实时仿真器等硬件,通过硬件在环实时试验得到了实时的电机状态估计及参数辨识结果,试验结果验证了参数辨识及状态估计方法的有效性和实时性.     

基于重置算法的感应电机转速自适应观测器

常规并联双模型转速自适应观测器在电机启动、加速或突加负载时存在观测转速滞后性大、精度低的问题, 使得感应电机无速度传感器控制系统的调速性能变差. 针对上述问题, 提出一种重置自适应转速观测器对转子磁链进行观测, 同时通过自适应机构得到电机转速, 并利用Lyapunov 稳定性定理证明了系统的稳定性. 仿真和实验结果表明, 所提出的重置自适应观测器的观测误差小、稳定性好, 改善了在电机启动、加速或突加负载时的转速观测性能.

     

基于新型转子磁链辨识方法的多电机系统同步控制

磁链观测是多电机闭环控制系统性能的重要环节,而电机参数的变动通常使磁链观测的精度难以满足要求.针对3台异步电机和3台逆变器组成的三电机同步系统,提出了局部模型网络磁链辨识方法.将电机参数变化当作干扰项来处理,解决了因电机参数变动影响磁链准确观测的难题.在此基础上,采用神经网络逆构建由速度、磁链、张力子系统组成的伪线性复合系统,实现了三电机同步系统中速度、磁链和张力的解耦.分别对各子系统设计线性闭环控制器,实现了三电机系统的同步控制.仿真结果验证了磁链辨识的准确性和控制系统良好的动静态性能.     

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.     

基于U—N模型的三电平异步电机直接转矩控制的仿真研究

构建了基于二极管钳位式三电平逆变器的直接转矩控制仿真系统。针对直接转矩控制系统存在的转矩脉动、中点电位平衡控制和电压跳变等问题,提出优化的三电平矢量选择方法。为了解决U—I和I-N磁链观测模型易受定转子参数和转子角速度精确度的影响,该系统采用了全速度范围的U—N模型,提高了定子磁链观测的精确度。最后通过Simulink仿真验证了该模型的正确性和该算法的可行性。     

基于Petri模糊神经网络磁通观测器的感应电动机无速度传感器控制

利用Petri模糊神经网络构造电流观测器,基于电流观测值构造感应电动机的转子磁通观测器,根据磁通观测值进行电动机转子速度的计算.基于一种新颖的感应电动机解耦模型,设计了感应电动机的滑模反推控制器,并给出了Petri模糊神经网络的收敛性证明.通过MATLAB仿真验证了系统设计的有效性.     

基于波波夫不等式的新型自适应定子磁链观测器设计

在异步电动机矢量控制系统中,定子磁链估算的准确性直接影响其控制的性能。在分析现有基于低通滤波器的磁链观测器存在问题的基础上,提出了用于电动机定子、转子电阻及转速估计的模型参考自适应方案,设计了一种基于波波夫不等式的新型自适应定子磁链观测器。该观测器可准确快速获得定子电阻及转速估计值,性能明显改善。仿真结果验证了其优越性。