感应电机的一种输出反馈控制器设计

感应电机转子磁链观测是磁场定向系统控制中的关键步骤,然而电机在低速运行时定子电阻不确定性及转子转速变化对转子磁链观测准确性有很大的影响。采用线性变参数多胞输出反馈控制器设计理论,提出一种新的转子磁链观测方法。引入多胞技术,设计包含极点配置的随变参数自调整的输出反馈控制器。将感应电动机作为线性变参数系统,转子转速与定子电阻作为系统的变参数,设计系统控制器即转子磁链观测器。利用鲁棒控制理论,通过求解线性矩阵不等式组,实现满足鲁棒稳定性能和动态特性转子磁链观测器。仿真结果验证此观测器的正确性,磁链观测的水平有了较大的提高。     

感应电动机系统的变结构反推控制研究

感应电动机系统的矢量控制为了进行电流(或电压)的3/2(或2/3)坐标变换需要进行转子转差或磁链角的计算，转子转差的计算容易受转子电阻变化的影响，而磁链角的直接计算容易受定子电阻变化的影响，因此避免转子转差或磁链角的计算对于感应电动机系统的控制是非常有意义的。文中把变结构反推控制运用于感应电动机系统的转矩和磁链控制，设计方法避开了转子转差或转子磁链角的计算，通过一定的坐标变换，基于定子侧的静止坐标系实现转矩和磁链的解耦控制。变结构反推控制设计能够实现快速的速度、转矩和磁链的渐近跟踪，同时系统控制器能够保证系统性能在电动机参数和外部负载变化时具有强的鲁棒性，通过Matlab仿真验证了系统设计的有效性和可行性。     

感应电动机转子时间常数辨识

提出一种新颖的基于自适应磁链观测器的辨识方法,与传统的配置电机极点方法设计反馈增益矩阵不同的是,它采用鲁棒控制理论和Lyapunov稳定性理论,通过求解线性矩阵不等式,求出观测器的反馈增益矩阵.仿真结果表明,该方法能准确辨识感应电动机的转子时间常数,具有较快收敛性,较高的无差度及鲁棒性的特点.     

直接转矩变结构控制的无速度传感器交流感应电机系统

针对无速度传感器的交流感应电动机调速系统,提出了直接转矩控制与变结构控制相结合的新型策略。该策略采用线性滑模控制作为转矩、磁链调节方式,实现电机宽调速范围下的精确、鲁棒控制;同时,分别在定子及旋转磁链坐标系下设计观测器用于定、转子磁链估计,并对定子电阻实施在线辨识以提高观测精度,磁链估计过程不依赖于转子速度分量,具有良好的鲁棒特性。理论分析和仿真结果证明了该方法具有控制精度高、鲁棒性强、动态响应快等特点。     

基于自适应滑模观测器的感应电动机直接转矩控制

将滑模变结构控制方法应用于感应电动机直接转矩控制系统,介绍了一种自适应滑模状态观测器.以定子电流和转子磁链为状态变量,利用定子电流的测量值与观测值的误差构成滑模面,设计滑模观测器,对转子磁链进行估计.采用李雅普诺夫稳定性理论证明了观测器是渐近稳定的,导出了转速自适应律.将转速观测值用于感应电动机的无速度传感器直接转矩控制系统,实验结果表明驱动系统具有优良的动、静态控制性能.     

感应电动机磁链观测与参数在线辨识方法研究

针对感应电动机在矢量控制过程中存在的转子磁链定向不准确的问题,解释了磁链观测误差的原因,重点研究了电机参数的在线辨识方法。提出了基于模型参考自适应系统的感应电动机磁链观测与参数在线辨识方法。基于波波夫超稳定性定理,设计了转子时间常数与励磁互感的双参数自适应律。该方法以电压模型磁链观测器作为参考模型,在线辨识出电流模型磁链观测器所需的参数,使磁链观测结果具有收敛性和鲁棒性,从而避免了电机参数测量不准确与容易变化对磁链定向造成的不良影响。仿真结果表明该方法具有实时性与可行性。     

基于自适应磁通观测器的感应电动机转子时间常数辨识研究

分析了转子时间常数变化对系统控制性能的影响;提出一种新颖的基于自适应磁链观测器的辨识方法.与传统的极点配置方法设计反馈增益矩阵不同的是,它采用鲁棒控制理论和Lyapunov稳定性理论,通过求解线性矩阵不等式,求出观测器的反馈增益矩阵.仿真结果表明,该方法能准确辨识感应电机的转子时间常数,具有较快收敛性和较高的无差度及鲁棒性强的特点.     

异步电动机自适应矢量控制系统

针对经典的矢量控制系统中磁链观测器的参数偏差影响系统稳态性能和动态性能的不足,提出了把自适应控制融合到矢量控制当中的策略,设计了转子磁链自适应观测器,得出了异步电动机的转子磁链自适应观测器的算法,构成转速与磁链闭环的矢量控制系统.仿真结果表明,该系统具有一定的鲁棒性和较好的稳、动态性能.     

感应电机双滑模面变结构MRAS转速辨识

为了研究感应电机无速度传感器磁场定向控制系统,基于变结构控制和自适应控制理论,提出一种双滑模面变结构模型参考自适应观测器,用于感应电机的转速辨识.该方法将变结构和模型参考自适应系统进行有机的整合,选择转子磁链电压模型和电流模型分别作为参考模型和可调模型,采用两模型输出的偏差构造了两个滑模面,利用代数计算方法获得转子估计速度.理论分析和仿真结果表明:所提出的感应电机转速辨识方法具有较高的转子磁链观测准确度,改善了转速估计的动静态性能;对于参数变化具有很强的自适应能力,同时算法简单,适用于实时应用.     

感应电动机双闭环无源性跟踪控制

针对感应电动机存在参数时变性、非线性耦合变量和转子电流不易测量等问题,从能量角度分析了感应电动机定子电流-转子磁链动态方程,建立感应电动机的Euler-Lagrange(EL)模型.基于无源性控制方法,以定子电流为状态变量,提出不需要转子电流观测器的改进控制算法,以转矩内环和转速外环,设计了感应电动机的双闭环无源性控制器;以控制期望值注入感应电动机EL模型,反推模型得到系统的控制量.通过与直接转矩控制方法的仿真结果比较,无源性控制器可使感应电动机转子磁链、转矩和转速快速跟踪给定值,鲁棒性好,系统易于实现,而且无源性控制律是全局稳定的控制算法,从而验证了无源性控制策略可行性和有效性.     

Simultaneous time‐varying actuator and sensor fault reconstruction based on PI observer for LPV systems

We consider problems of actuator and sensor fault reconstruction simultaneously for linear parameter varying systems expressed in polytopic forms. By extending the sensor fault as an auxiliary state, a polytopic unknown input proportional‐integral observer in which the actuator fault signals are assumed to be time varying is developed to estimate the system states and the actuator and sensor fault at the same time. The existence conditions of the observer are derived in terms of linear matrix inequalities that can be readily handled via some efficient tools. An example is given to demonstrate the advantages of the proposed method in comparison to the existing results. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

单边直线感应电机转子磁场定向矢量控制方法研究

单边直线感应电机运行中因次级板产生涡流而存在第二类纵向边缘效应,造成气隙有效磁通和牵引力系数降低.建立了电机d-q轴等效电路,通过d轴互感和电阻变化来反应边缘效应的影响.采用转子磁链、速度和电流3个调节器,对uds,uqs,iqs进行在线解耦补偿控制.结果表明,该方法在电机速度突变时减小了力矩脉动,定子电流过渡平滑,速度平稳,较好地改善了电机的运行性能,对实际分析提供了理论依据.     

基于自抗扰控制器的交流直线永磁同步伺服电机速度控制系统

根据三相交流直线永磁同步伺服电机的非线性动态模型,采用自抗扰控制器的方法,对系统的内部扰动和外部扰动进行观测,并加以补偿.仿真结果表明,采用自抗扰控制器具有较好的动态性能以及对负载扰动、电动机参数变化都具有较好的鲁棒性.     

求解电力市场均衡模型的非线性互补方法

建立了一个能考虑输电网络约束的电力市场线性供应函数均衡模型,并针对模型求解中可能出现的非线性互补问题,采用有关非线性互补方法,把求解非线性互补问题转化为一组非线性代数方程的求解,然后用改进的Levenberg—Marquardt算法对其求解,为求解大规模复杂电力市场均衡模型提供了一条有效的途径。算例分析表明了该方法的有效性。     

基于FPGA的光栅信号智能接口模块

在高精度数控机床中,常由直线电机和光栅尺构成闭环系统,如果光栅尺的信号直接由CPU来处理,则占用CPU的很多软硬件资源,而且其实时性不能保证.利用现场可编程门阵列(FPGA)的高速、高密度、可在线修改的特点,设计一智能接口模块.不但实现了X-Y轴光栅信号的细分、辨向、位移测量,还能准确测量并显示速度,最后,通过接口电路把位移、速度等信号传到上位机.仿真结果证明该设计的实时性好、位置控制误差小于2μm.     

基于ZPETC和DOB的直线电机控制器设计及实验研究

直线电机驱动系统中存在的负载力、推力波动等干扰力会引起跟踪误差,降低跟踪性能。干扰观测器可以检测并补偿干扰,有效提高系统的抗干扰能力。前馈控制是提高系统跟踪性能的另一种方法,如直接速度前馈控制器、零相位误差跟踪控制器等,可以有效提高系统带宽,提高跟踪性能。针对直线电机在抗干扰和动态响应方面的需求,该文研究了基于直接速度前馈控制器、零相位跟踪控制器和干扰观测器的直线电机控制方法,并给出实验结果。结果表明,直接速度前馈控制器使位置能够无静地跟踪二阶指令输入,干扰观测器能够很好的抑制推力波动和摩擦力的影响,零相位跟踪控制器能够提高位置闭环带宽,改善跟踪性能,特别是三阶位置指令输入时的跟踪误差。     

双馈电机并网前参数优化

分析了双馈并网发电机并网前的数学模型,针对传统电流环的PI调节存在参数整定复杂的问题,引入了含有积分控制的线性二次型最优控制算法LQRI.在双馈电机并网前空载的前提下,建立dq坐标系下的数学模型,给出了双馈电机并网前控制框图,并详细设计了电流内环的LQRI控制算法.针对湘电1.5 MW双馈电机,采用DSP2812进行控制,验证了改进算法的良好性能,消除了LQR控制存在的稳态误差问题,系统的动态、静态性能得到改善.     

直线同步电机直接推力控制方法研究

在异步电机直接转矩控制理论的基础上,分析了直线同步电机的直接推力控制系统的基本原理,采用TMS320LF2407为主控芯片构建栅极驱动板,并在圆弧直线同步电机试验台上进行了初步试验,结果表明该方法是直线同步电机的一种高性能控制方式。     

极点约束鲁棒控制在焊接过程中的应用

针对焊接过程存在一类不确定采样系统,在时域中,利用系统在z平面圆域稳定化方法,研究了采样系统具有极点约束的鲁棒控制问题。通过求解一类具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,给出了采样系统鲁棒控制律存在的一个充要条件以及相应的鲁棒控制律。理论分析和实验结果表明,所得出的鲁棒控制律具有较小的增益;将所得鲁棒控制律应用于焊接过程能克服不确定因素的影响;在相同的实验条件下,可以获得优于PID控制器的控制精确度及效果。     

Stability and stabilization in switched discrete‐time systems

In this paper, we investigate the stability and stabilization problem for discrete‐time switched systems. We consider a probabilistic case where the system is switched among different subsystems, and the probability of each subsystem being active is defined as its occurrence probability. The relationship between the developed model of the switched system and the Markovian jump system is analyzed. For a switched system with a known subsystem occurrence probabilities, we give a stochastic stability criterion in terms of a linear matrix inequality. Then, we extend the results to a more practical case where the subsystem occurrence probabilities of switching are known to be constant, but their specific values are only known with some uncertainty. A new iterative approach is employed to choose the switching law between the subsystems. For unstable switched systems, mode‐dependent state feedback and static output feedback controllers are developed to achieve the stabilization objective. Finally, several simulation examples are presented to show the efficacy of the proposed criteria and methods. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.