同步旋转坐标系下的BLDCM滑模观测器算法设计

为了实现无位置传感器无刷直流电机(BLDCM)矢量控制系统中电机转子位置的准确估计,提出了一种基于同步旋转坐标系的滑模观测器算法。该方法直接在同步旋转坐标系中设计滑模观测器,以获取电机反电动势信息,再通过锁相环技术从估计的反电动势中提取电机转子的速度和位置角度信息。针对滑模观测器的高频抖振问题,采用饱和函数代替滑模观测器的符号函数。最后,通过仿真将所提算法与传统滑模观测器算法对比,并对所提算法进行实验验证。仿真与实验结果表明该算法能够准确跟踪转子的速度和位置,验证了所提算法的正确性与可行性。     

一种新型IPMSM无位置传感器矢量控制系统研究

针对内插式永磁同步电动机(IPMSM)的凸极性,推导出其在两相静止坐标系下基于扩展反电动势(EEMF)的数学模型,在此基础上构造一种新型滑模观测器(SMO)用于实现无位置传感器矢量控制.该观测器引入估算扩展反电动势反馈,分析了反馈系数对观测器稳定性及扩展反电动势估计准确性的影响,提出一种反馈增益系数的自适应算法,拓展了滑模观测器在低速段的观测范围.为了削弱系统抖振的影响、提高观测值的精度,采用一种可变边界层厚度的饱和函数替代传统观测器中的符号函数,并基于锁相环(PLL)方法提取转子位置和速度信息.搭建基于新型滑模观测器的IPMSM无位置传感器矢量控制平台,实验验证了该观测器在低速段估算转子位置和速度的有效性.该控制方法具有调速范围宽、鲁棒性强等特点且算法简单、易于实现.     

基于滑模观测器误差补偿的永磁同步电机无位置传感器控制策略

转子位置精度对于永磁同步电机无位置传感器控制至关重要。基于滑模观测器的转子位置估计方法因对参数敏感性低、鲁棒性强的优势得到了广泛的研究和应用。针对滑模观测器估计相位延迟导致的位置信号不准确问题,提出一种基于误差补偿的永磁同步电机无位置传感器控制策略。首先,详细分析了滑模观测器的位置误差产生机理,利用一阶滤波器设计了相位延迟补偿方法,以提高位置估计精度;然后,通过临界饱和切换函数改进滑模观测器收敛性能;最后,通过实验验证了所提方法的可行性。实验结果表明,所提方法的位置估计误差较传统方法减少了89.64%。     

永磁同步电机无传感器控制的软开关滑模观测器

针对滑模观测器估计中存在的抖振问题,采用边界层可变的正弦型饱和函数替代传统开关函数,提出了一种用于永磁同步电机无传感器控制的软开关滑模观测器。为了确定不同饱和函数的收敛速度,定义等效收敛区间,通过正弦型饱和函数边界层内的滑模状态表达式推导其等效收敛时间,并与现有初等、终端滑模型和双曲正切型饱和函数进行了对比。为扩大滑模观测器的速度适用范围,确定了开关增益的转速自适应律。利用锁相环方法提取转子位置与速度信息,解决由滤波器引起的相位误差。通过仿真分别分析了饱和函数类型和开关增益、等效收敛系数及边界层厚度等系数对估计精度与收敛时间的影响,验证了正弦型饱和函数的有效性。实验结果表明,正弦型软开关滑模观测器能够准确地观测出转子速度和位置,并很好地消除了估计结果的抖振。     

基于改进的滑模观测器无传感器永磁同步电动机矢量控制

为进一步提高永磁同步电动机滑模观测器的位置估算精度,提出了一种改进的滑模观测器永磁同步电动机无传感器矢量控制方法。利用饱和函数,消弱滑模变结构系统中的抖振,构建反电势观测器代替传统方法中的低通滤波器;并利用Lyapunov定理证明观测器的收敛性,改进了传统的滑模观测器算法。采用MATLAB建立了无传感器永磁同步电动机矢量控制仿真模型,并搭建了实验平台进行实验验证,仿真及实验结果表明改进的滑模观测器提高了估算精度和系统控制性能。     

带电阻在线辨识的改进型永磁同步电机滑模观测方法

针对永磁同步电机定子电阻的不确定性及传统滑模观测存在的固有抖振问题,提出一种带电阻在线辨识的无速度传感器改进型滑模观测方法。该方法在传统滑模观测器的基础上,采用可变边界层厚度的Sigmoid函数来取代Sign函数,并结合转速大小动态调整观测器增益;同时引入电阻在线辨识环节,运用李雅普诺夫函数设计了电阻参数在线辨识算法,并用于实时修正滑模观测器参数。仿真和实验结果表明,与传统的滑模观测器相比,该算法能够有效地抑制滑模观测器的抖振现象,转速估计对电阻变化的鲁棒性得到增强,提高了永磁同步电机驱动系统在整个调速范围内的观测精度。     

永磁同步电机新型滑模观测器无传感器矢量控制调速系统

设计并实现了一种将反电势估算值反馈引入到定子电流观测计算中的新型滑模观测器转子位置估算方法。为了简化调速系统硬件结构,设计了一个截止频率可随转子转速变化的低通滤波器。基于对新型滑模观测器算法稳定性的分析,提出了反电势反馈增益系数的自适应算法,通过该系数的自适应调节可以实现不同速度运行时转子角度估算误差的补偿。引入锁相环控制对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的转速进行估算。建立基于新型滑模观测器算法的无传感器PMSM矢量控制调速系统并进行实验测试,试验验证了该新型滑模观测器估算方法能够在PMSM较低速运行时准确的估算出转子位置和速度,无传感器矢量控制调速系统具有调速范围宽、鲁棒性强的特点,且该无传感矢量控制算法简单、易于实现。     

考虑逆变器非线性的内置式永磁同步电机转子位置锁相环观测器

为了提高内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器控制性能,研究一种基于反电动势模型的正交锁相环转子位置观测器。在建立扩展反电动势模型滑模观测器基础上,采用对反电动势归一化的正交锁相环来获得转子位置信息,以降低噪声影响,并降低参数设计复杂性,通过分析观测器动态响应及抗负载扰动能力,采用极点配置方式设计观测器参数。在分析定子电流畸变对位置观测器负面影响基础上,采用一种饱和函数方式对死区效应进行补偿,以减小位置观测误差。对IPMSM无位置传感器矢量控制系统进行了实验,结果验证了该控制策略的有效性。     

基于改进型滑模观测器的电动汽车用永磁同步电机转子位置估算

永磁同步电机(PMSM)作为一种电动汽车的驱动电机,对汽车性能有着直接的影响。目前,无位置传感器检测转子位置技术以其诸多优点代替了传统位置传感器,成为当今重要的科研方向之一。通过对传统滑模观测器控制原理的研究,提出了一种新型改进滑模观测器,即引入反曲函数代替饱和函数,进一步提高了无位置传感器检测的准确性、连续性,更好地削弱了"抖振"。基于新型滑模观测器的PMSM无位置传感器控制系统建立的数学模型及Simulink仿真,通过与常用的改进方法进行仿真比较,更直观地突出了新型滑模观测器的优势,验证了新型控制系统的可行性。     

基于新型滑模观测器的永磁直驱风机控制

针对永磁同步电机高速运行的无传感器控制,结合滑模观测器对电机参数变化和测量具有很强鲁棒性且响应迅速的优点,引入连续的饱和函数,设计了防高频抖动的新型滑模观测器,并详细分析了基于转子磁场定向的矢量控制策略,建立了基于新型滑模观测器的永磁直驱风力发电机的无速度传感器矢量控制模型,并进行实验验证。实验结果表明,该控制系统不仅能准确估算风机转子的角度和位置信息,实现高性能的无传感器矢量控制,而且能够实现有功、无功功率的独立调节,具有良好的动静态性能。     

改进型滑模观测器的PMSM无位置传感器控制

基于滑模观测器的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制中,由于电压谐波与电流误差的存在,使得估算得到的位置中含有大量脉动分量。研究了一种采用准谐振趋近律来代替饱和函数的改进型滑模观测器,进一步设计了谐振频率与增益随电机频率的自适应调节来扩宽运行范围,该方法不需要低通滤波器。在不同工况下的仿真和实验结果验证了改进型方法的有效性。     

多种群遗传算法滑模观测器系统设计

针对工业控制领域节能改造且精度要求高的实际需求,设计了多种群遗传算法滑模观测器系统。系统利用饱和函数作为切换函数,应用多种群遗传算法对滑模观测器进行参数寻优,采用锁相环结构来减小高频分量对角度估算的影响。通过矢量控制调节电机转速,搭建系统仿真模型。仿真结果表明,多种群遗传算法滑模观测器系统能够降低环境干扰等不确定因素的影响,抖振明显削弱,精确地估计电机速度,实现滑模观测器优化设计,提高了永磁同步电机无速度传感器控制系统运行的可靠性。     

基于改进滑模观测器的PMSM无位置传感器控制

为解决传统基于滑模观测器永磁同步电机无位置传感器控制系统存在的抖振问题,本文提出了一种基于非线性能量函数参考模型的新型改进滑模观测器。在分析非线性能量函数参考模型的基础上,设计了改进的滑模观测器,建立了PMSM基于改进滑模观测器的无位置传感器控制系统的数学模型。同时应用Simulink仿真试验平台,验证了PMSM基于改进滑模观测器无位置传感器控制的可行性。     

基于准滑模观测器的PMSM无位置传感器控制

针对基于传统滑模观测器的无位置传感器控制抖振大、低速估算性能差等缺点,在分析永磁同步电动机(PMSM)数学模型的基础上,引入了一种新型准滑模观测器进行转子位置估算.切换函数采用饱和函数代替开关函数,通过选择合适的边界层厚度,有效削弱了抖振;并将估算反电势的反馈值引人到观测器模型,通过选择合适的反馈系数,提高了转子位置估算的精度,并扩大了其低速下的适用范围.仿真和实验结果证明了该方法的可行性和有效性.     

永磁辅助同步磁阻电机改进型滑模观测器无位置传感器控制

受磁路饱和与交叉耦合效应的影响,永磁辅助同步磁阻电机(PMASynRM)的dq轴电感具有不稳定性。为适应电感不稳定性并提高系统鲁棒性,采取一种基于扩展反电动势的改进型滑模观测器(SMO)无位置传感器控制算法,以估算电机的位置信息。使用超螺旋滑模观测器(ST-SMO)代替传统滑模观测器,使用Sigmoid函数代替传统sgn符号函数,提高滑模观测器系统的抗抖振能力。引入静止坐标系锁相环(PLL)提取转子位置信息。基于MATLAB/Simulink搭建改进型滑模观测器无位置传感器矢量控制模型,通过仿真验证了该算法可以快速准确地估计转子位置,具有较好的抗抖振性和动稳态性能。     

基于改进SMO的风机降阶系统速度传感器故障检测

针对风力发电机常见的速度传感器故障,建立了传动系统的降阶模型,提出了改进滑模观测器的故障检测方法。采用饱和函数削弱抖振对滑模动态的影响,并将发电机转速测量差值引入滑模输入信号的设计中,使滑模增益自动调节,同时利用线性矩阵不等式可行性问题设计反馈矩阵。通过对比观测器输出值计算残差估计值,结合极大似然比确定的阈值,实现系统故障的有效检测。仿真结果证明,所提出的方法能有效地检测出风力发电机速度传感器故障。     

基于滑模观测器的永磁同步电动机无位置传感器技术的研究

本文提出了一种新型的基于滑模观测器的无位置传感器检测技术,用于实现永磁同步电动机的转子位置和转速的估算,同时针对算法中出现的抖振问题,提出了以近似饱和函数取代开关函数的改进方法。在理论分析的基础上搭建了在Matlab/Simulink环境下的仿真模型,并进行了系统仿真研究。仿真结果表明:该滑模观测器能够实现对PMSM的速度和位置的精确估算;同时也证明了基于该方法的永磁同步电动机无传感器控制策略是可行的、有效的。     

基于卡尔曼滤波滑模变结构转子位置观测器的 PMSM 无差拍控制

针对永磁同步电机(表贴式永磁同步电机)无转速传感器矢量控制系统,设计了新的滑模观测器进行转子位置和转速的观测。在通常滑模电流观测器基础上,采用sigmoid函数代替常数切换函数在一定程度上减小了抖振,采用扩展卡尔曼滤波器代替常用低通滤波器,用锁相环技术完成了转速的提取。用李亚普诺夫稳定性定理证明了设计的滑模变结构观测器的渐进稳定性。提出在同步旋转轴系下的一种基于无差拍算法的永磁同步电机离散化电流预测控制方法以提高电机电流环的性能。通过实验验证了设计的滑模观测器和无差拍控制器有效性和可行性。     

一种无速度传感器感应电机鲁棒滑模控制策略

设计了一种在同步旋转坐标系下的无速度传感器感应电机滑模速度和磁通控制方案,并设计了一种收敛速率可调的闭环滑模磁通观测器。Lyapunov稳定性理论推导和仿真结果均证明了该控制策略和磁通观测器对参数摄动和不确定因素有很强的鲁棒性。为了削弱变结构控制中的抖振现象,采用饱和函数来代替符号函数。在转速观测器中加入在线估计负载转矩环节,使得转速观测器对负载转矩变化具有良好的鲁棒性。在电机参数和负载发生剧烈变化的情况下,分别利用该控制策略和精确反馈线性化控制方法进行了对比仿真。仿真结果验证了该控制策略与观测器的有效性。     

基于模糊滑模观测器的磁悬浮高速永磁同步电机转子位置检测方法

针对普通滑模观测器对永磁同步电机转子位置检测低速抖振问题,提出了一种基于模糊滑模观测器的磁悬浮高速永磁同步电机转子位置检测方法,通过模糊控制调节滑模观测器的滑模增益,以实现低速抖振抑制。在理论上分析了该方法相比于基于饱和函数的滑模观测器的优越性。最后以4kW磁悬浮高速永磁同步电机为研究对象进行了仿真和实验,实现了电机转子位置和转速的估计,并分析了转子位置误差产生的来源以及补偿方式,证明模糊滑模观测器可以有效的估计磁悬浮高速永磁同步电机的转子位置。