永磁直线交流伺服系统机械环的研究

在永磁直线交流伺服系统中,机械环和电流环的控制周期相同,可以提高系统的运动精度,这就要求机械环的控制频率要大幅度提高,但编码器的分辨率一定,采样频率越高,速度反馈的分辨率将降低,反过来又影响系统控制精度和速度平稳性.基于此问题在在机械环中引入状态观测器,推导了机械状态观测器的方程,解决速度反馈延时滞后对系统精度的影响.对传统的机械环和加入状态观测器进行仿真,结果证明了引入机械环状态观测器可以提高系统的抗干扰能力,从而保证了位置控制精度.     

基于自适应观测器的感应电动机矢量控制研究

对基于全阶自适应观测器的感应电动机无速度传感器矢量控制系统进行了研究.首先利用Popov超稳定理论分析出自适应观测器不稳定工作区域与其反馈增益矩阵有直接关系;在此基础上应用Kalman滤波理论优化设计反馈增益,并分析证明所设计的增益能够保证系统工作于稳定区.其次基于d-q系下电机动态模型,采用速度环变论域模糊控制和电流环前馈解耦控制,增强控制系统对外界干扰的适应能力.数字仿真试验验证了所设计的自适应观测器性能良好,鲁棒性强.     

永磁同步电机转速环扰动反馈线性化控制

针对永磁同步电机运行过程中的不确定性扰动问题,设计了基于高增益扩张观测器的永磁同步电机转速环扰动反馈线性化控制器.首先,基于永磁同步电机完全数学模型设计了高增益扩张观测器对系统不确定性扰动进行观测.其次,结合系统电流环PI控制,设计了基于电机简化数学模型的高增益扩张观测器,有效降低了观测器阶数,提高了系统执行效率.最后,在扰动观测的基础上,对系统转速环进行反馈线性化控制,提高了系统在扰动下的转速动态响应性能.对比实验结果验证了反馈线性化控制器在抗扰动方面的优势.     

矢量控制感应电动机H∞磁通观测器研究

转矩环和磁通环的解耦控制是矢量控制性能的保证,而解耦控制的精度取决于磁通观测器定向于电机实际磁通的精度.本文在分析电机参数不确定性的基础上,建立了考虑铁损的感应电动机全阶H∞磁通观测器.考虑磁通变化并采用增益规划控制设计线性时变系统的综合观测器,推导出不确定性与观测器误差的传递函数,通过配置观测器的极点区域提高H∞磁通观测器的动态性能,求解线性矩阵不等式得到H∞磁通观测器的反馈阵.建立实验系统,通过改变电机磁通幅值与电流模型对比了两种观测器的鲁棒性.     

永磁同步电机非线性自抗扰复合型控制策略研究

针对传统采用线性反馈的自抗扰控制器在误差收敛速度方面的不足,结合自抗扰控制思想,采用扩张状态观测器和非线性误差状态反馈的复合型控制策略,利用扩张状态观测器(ESO)观测系统扰动并进行前馈补偿,再通过引入非线性误差状态反馈(NLESF)生成控制量,使系统能够兼顾跟踪性能和抗扰性能,提高误差收敛速度.给出线性反馈和非线性反...     

基于分数阶MARS无传感器PMSM迭代学习控制

为实现永磁同步电机（PMSM）控制器速度估算的准确性及调速的精确性,首先设计新型分数阶模型参考自适应速度观测器。相比整数阶观测器,该策略增强控制器的可调自由度,改善观测器的精度,结合Popov超稳定性理论保证观测器的稳定性。在电流环设计一种增加辅助反馈项的新型PD迭代学习控制（PD-ILC）,结合Lebesgue-p范数对系统误差进行分析,通过合理配置增益能改善系统收敛性;最后实现无速度传感器转速控制。仿真和实验表明,该策略能实现期望转速的精确跟踪,减小转矩脉动,具有良好的动态性能和静态性能。     

一种平台运动误差纠正复合双环控制方法

对于非线性系统提出一种新型双环复合控制方法,一是利用干扰观测器实时观测外部扰动,进而引入补偿消除外部扰动,二是引入速度观测器观测出电机的速度作为速度环上的反馈信号,降低了测量带来的高频干扰;其次,证明了干扰观测器和速度观测器能有效提高系统的稳定性;最后,对于一个实际系统进行单独加入干扰观测器、速度观测器和同时加入二者进行实验仿真,结果表明,在控制系统中同时使用二者能有效提高系统的性能.     

基于扩张状态观测器的直驱阀用音圈电机控制系统

基于音圈电机的直驱阀系统(voice coil motor-direct drive valve,VCM-DDV)中液动力负载扰动对系统的性能影响很大.针对此问题,在建立基于VCM-DDV系统数学模型的基础上,提出了一种位置环/电流环的双闭环控制结构,位置环采用非线性PID控制,通过扩张状态观测器得到位置反馈信号的估计及其微分,以及液动力负载等扰动的实时估计值,并对扰动进行前馈补偿.仿真及实验结果表明,该控制策略可以有效克服液动力负载对系统性能的影响,系统对位置指令响应快速且无超调,可以满足VCM-DDV系统的性能要求.该算法采用离散形式,结构简单、计算量小,便于数字控制器实时实现.     

基于前馈控制的交流伺服系统高速定位控制

在要求高速、快响应的交流伺服定位系统中,采用普通PID控制很难实现高速定位.在位置环、速度环和电流环的三闭环PID伺服控制系统的基础上,引入电流环和速度环的前馈控制来提高定位控制的性能.通过仿真验证了前馈控制在指令信号跟踪方面的良好效果,然后设计出试验系统,进行了与普通PID伺服控制系统的对比试验.结果表明,引入前馈控制的PID伺服控制系统可以实现交流伺服系统的高速定位控制.     

基于无差拍预测控制和扰动观测器的永磁同步电机电流控制

永磁同步电机(PMSM)转速或转矩驱动系统都要求具有良好的电流控制性能,因此对电流环的控制至关重要。为了提高电流的动态性能和鲁棒性,基于无差拍预测控制和扰动观测器提出了一种新的PMSM电流控制方法。利用预测控制动态性能好,易于数字实现等优点,基于无差拍原理设计了预测电流控制器,但该方法对电机模型及参数依赖较大。针对实际应用中由于建模误差及参数变化等产生的扰动,设计了一种简单的扰动观测器,并用于电流环的前馈补偿控制,有效地提高了系统的鲁棒性。基于d SPACE平台完成了试验验证。试验结果表明:所提出的电流控制方法能实现电流的快速跟踪控制,而且具有较强的鲁棒性。