基于自适应滑模观测器无位置传感器PMSM控制方法研究

针对无位置传感器永磁同步电机控制存在的转子位置与转速估计精度不高的问题,结合自适应算法设计了一种新型的自适应滑模观测器。滑模自身机制引起的系统抖振问题是影响电机转子位置与转速估计的最大因素。为了降抖减振,采用连续的sigmoid阈值函数代替sign符号函数;提出一个反电动势自适应估计环节代替传统的低通滤波器,提高反电动势估计精度;此外为了降低转子位置及其转速的估计误差,采用锁相环对其进行估计。最后,基于200W的PMSM搭建实验平台对上述改进算法进行验证。结果表明:电机转子位置与转速估计稳态误差分别为0.129 rad、79 r/min,能够实现无位置传感器PMSM高精度控制。     

PMSM无传感器控制新型滑模观测器设计

为抑制控制过程中的固有高频抖振,提高滑模观测器(SMO)对转子位置观测的准确性,提出并设计了基于新型趋近率的SMO.新型趋近率将系统状态变量的幂函数与传统趋近率的开关函数部分的增益建立联系,并设计了增益随系统状态进行自适应变化的滑模控制律.新型SMO抑制了系统的固有抖振,减小了电机稳定运行时转子位置估计的误差.根据Ly...     

基于滑模观测器的PMSM无传感器控制

针对永磁同步电机(PMSM)的无速度传感器控制,提出了一种改进的滑模位置观测器.使用饱和函数减小抖振,并利用自适应低通滤波器简化估计角度的补偿.基于TMS320F2812 DSP和PS21564 IPM搭建了整个控制系统,经过调试证明系统具有较好的稳定性和工程实用价值.     

基于改进滑模观测器的PMSM无位置传感器控制

在传统的滑模观测器(SMO)中,反电动势观测值的低通滤波及相位补偿环节会降低转速观测的精确度和动态响应速度。针对该问题,构建反电动势观测器用于分离反电动势信号,不再需要进行低通滤波和转子角度补偿,减小了SMO的抖振现象并且提高了观测器的精度。在此基础上,采用锁相环(PLL)替代反正切函数,估算转子转速和位置,并且采用Lyapunov函数证明了算法的稳定性。实验结果验证了改进SMO的可行性,与传统SMO相比,有效地抑制了抖振现象,提高了观测精度。     

基于滑模观测器的PMSM模糊滑模控制

在同步旋转坐标系下,针对永磁同步电机转速调节问题,提出了一种模糊滑模控制器的设计方法,削弱了滑模控制存在的"抖动"现象,具有抗外部扰动和内部参数摄动的鲁棒性。针对速度估计问题,提出了一种自适应滑模观测器法的新型无速度传感器运行的估计方法,节约了成本并增强了系统的可靠性。仿真结果表明:控制系统能够稳定运行,具有良好的动态、稳态性能。     

一种新型滑模观测器的PMSM无传感器预测控制

为了提高永磁同步电机(PMSM)无位置传感器位置检测精度,提出了一种新型滑模观测器(SMO)的无位置传感器有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)方法,用于表贴式PMSM驱动采用FCS-MPC策略解决传统矢量控制无法满足系统快速响应的问题,并能有效地避免比例积分(PI)控制器的整定困难。利用增强的正交锁相环(eQPLL)从SMO的估计反电动势获得PMSM的转子位置角和转速,并将估计出的转子位置角和转速反馈到模型预测控制(MPC)模块,实现无位置传感器控制,增强了控制器的鲁棒性实验结果表明所提控制方法在无位置传感器位置和转速检测精度的提高上是可行的。     

基于滑模观测器的高速PMSM无传感器控制

针对基于饱和函数滑模观测器方法存在调节参数多及低通滤波器带来的相位延迟问题,研究一种基于超螺旋算法的滑模观测器无传感器控制策略,通过理论推导及系统稳定性分析,设计了一种滑模系数根据转速变化在线调节的自适应滑模系数算法。通过实验验证了该方法相比于基于饱和函数滑模观测器,能在较宽速度范围内有效地抑制抖振,提高了无传感器控制系统的估计精度,简化了参数调节过程及滤波器设计环节。     

改进的滑模观测器实现PMSM无传感器控制

无传感器控制技术能提高永磁同步电机驱动系统可靠性、环境适应性,且降低系统成本.基于一阶滑模观测器的无位置控制系统中,低通滤波器提取反电动势时,将产生相位延迟和幅值衰减,常需相位补偿环节.随着转速降低,补偿环节的补偿作用变差,位置估计误差增大,带载能力大大下降;且现场应用中,理想的补偿系数不易得到,系统调试难度较大.针对...     

基于自适应滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制研究

永磁同步电机无位置传感器控制多基于高频信号注入法或状态观测器法。文中在分析变结构系统的基础上，结合表面式永磁同步电机在a、b坐标下的数学模型提出1种自适应滑模观测器估算电机转子位置与转速，并得到观测器的收敛条件，推导和建立了估算的自适应率，利用李亚普诺夫理论证明了算法的收敛性。该方法克服了传统基于电机模型的无位置传感器控制方法对电机参数的依赖性，观测器的稳定性不受电机参数变化及负载扰动的影响，具有较强的鲁棒性。以表面式永磁同步电机为应用实例进行的仿真与实验结果验证了该方法理论分析的正确性与实现的可行性。     

基于并联滑模观测器的PMSM无位置传感器控制

针对永磁同步电机(PMSM)驱动系统,提出了一种新的基于并联滑模观测器(SMO)的无位置传感器有限集模型预测控制(FCS-MPC)策略。相比于传统单一SMO架构,新的并联SMO通过构建多个参数定向优化的子观测器,以实现反电动势、转子角度和转子速度的变量分离与独立观测,解决了稳态观测误差与时间延迟之间的矛盾,避免了多变量观测的相互制约问题。所提算法能够有效降低FCS-MPC对电机参数的依赖性,优化无位置控制算法切入过程中的PMSM暂态性能。实验结果验证了所提算法的有效性与可行性。     

基于二阶滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

为了准确估计永磁同步电机的转子位置与速度,提出一种二阶滑模观测器.该观测器在传统线性滑模面基础上引入了混合非奇异终端滑模面,避免了常规滑模观测器由于低通滤波所产生的相位滞后问题,同时可以提高转子位置与速度的估算精度.为了保证观测器的稳定并抑制滑模固有的抖振现象,设计了滑模控制律.最后,采用具有锁相功能的转子位置与速度跟踪算法从观测的反电动势中解调出转子位置和速度信息.仿真和实验证明了所提观测器的正确性.     

基于滑模观测器的无传感器永磁同步电机矢量控制系统

本文在深入分析永磁同步电机数学模型的基础上,将滑模变结构控制应用于永磁同步电机控制系统中,根据永磁同步电机的数学模型,设计了一个滑模变结构控制器,用于估算电机转子位置和速度;根据磁场定向控制理论,利用估算的转子角度实现了无传感器矢量控制.实验结果表明,滑模变结构控制器对系统参数变化、外界环境的扰动以及内部的摄动具有很强的鲁棒性,能够在全频率范围内追踪实际信号,实现对转轴位置的观测.     

一种用于异步电机无速度传感器控制的自适应滑模观测器

针对异步电机无速度传感器中存在的对参数变化鲁棒性差的问题,研究了一种基于自适应滑模观测器的异步电机无速度传感器的矢量控制方案。自适应滑模观测器根据电机静止坐标系下的数学模型构造了转子磁链观测器,定子电流观测值与实际值的误差构成观测器的滑模面,在滑模运动下该观测器的观测值最终趋近于实际值,从而实现转子磁链的估计。电机转速由自适应方法估算得到,滑模观测器的稳定性可由李雅普诺夫稳定性证明。与其他方案相比,该方法的优点在于实现简单,对参数变化具有鲁棒性。仿真和实验对控制方案的正确性和可行性给出了验证,该观测器可以实现对转子磁链和转速的观测,且在负载扰动和给定转速变化的情况下该滑模观测器具有鲁棒性。     

一种改进滑模观测器的PMSM矢量控制研究

针对永磁同步电机的传统滑模观测器控制中存在估算误差和高频纹波等问题,提出了采用扩展卡尔曼滤波和滑模观测器相结合的方式代替传统滑模观测器的方法.首先,根据永磁同步电机的滑模观测器的数学模型计算定子电流估计值与实际值的误差和反电动势.然后,根据电机EKF状态方程计算输出量,实现参数在线调整,减少参数估算误差,来提高系统的稳...     

基于改进滑模观测器的SPMSM无位置传感器矢量控制系统

将用于预测永磁同步电机转子位置和转速的滑模观测器进行了改造,并构建了无位置传感器的矢量控制系统;并在此基础上提出了一种用于补偿转子位置角预测误差的改进方法。最后用Matlab仿真验证了算法的有效性,对结果进行了分析讨论。     

永磁同步电机滑模调速控制及其实现

永磁同步电机（PMSM）的模型是一个多变量,非线性,强耦合的系统,而滑模变结构控制（SMC）具有快速响应,对参数变化及扰动不灵敏,算法简单,易于工程实现等优点,这为复杂工业控制问题提供了一种很好的解决途径。本文中的PMSM调速系统,以TMS320F2812为主控芯片,利用指数趋近律法下的滑模变结构控制器进行控制,给出了滑模控制器的位置式和增量式表达式。并将推导出的算法以增量式的形式编写进程序,作为调速系统的软件。最后通过MATLAB仿真和具体实验证明了该系统具有动态响应速度快,电磁转矩脉动小,稳定等众多优点,使系统具有更好的鲁棒性。     

Adaptive sliding mode observer design for a class of uncertain systems

State feedback method is quite popular in control engineering field. However, some popular properties of state feedback approach cannot be used while any of the system states cannot be obtained beforehand. Therefore, this paper proposes a new observer design for a class of uncertain systems through sliding mode control theory. Based on strictly positive real concept, the stability of the equivalent error system is verified. Further, by using the generalized matrix inverse approach, the proposed switching term can drive the error states to zero, and it ensures the global reaching condition of the sliding mode of the error system. Moreover, the presented sliding mode observer is proposed to possess the invariance property to the uncertainty and/or external disturbance. Furthermore, the developed sliding mode observer is extended to release the limitation of knowing the bounds of the lumped perturbations in advance. That is, not only a new sliding mode observer but also a new adaptive sliding mode observer is proposed in this paper. Finally, three examples are illustrated to demonstrate the validity of the proposed sliding mode observer and the proposed adaptive sliding mode observer. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

An adaptive sliding-mode observer with a tangent function-based PLL structure for position sensorless PMSM drives

This paper proposes a position estimation strategy for the sensorless control of permanent-magnet synchronous motors (PMSMs) based on an improved sliding-mode observer (SMO) and a tangent function-based phase-locked loop (PLL) structure. The improved SMO adopts a rotor speed-related adaptive feedback gain, and is able to derive a flux model-based estimator that contains rotor position and speed direction information. To extract accurate rotor position from the proposed SMO and reduce position estimation errors in both forward and reverse rotation of the PMSM, a tangent function-based PLL structure is established. The proposed SMO together with the PLL structure realises a solution to position and speed estimation for sensorless PMSM drives. Compared with the conventional back electromotive force (EMF)-based position estimator, the proposed position estimation strategy has advantages of simple design and robust estimation performance at a wider speed range. Effectiveness of the proposed method has been validated with simulations on virtual platform.     

基于变结构滑模控制的磨砂机自适应控制律

为了提高磨砂机在溶剂和水基油墨分散研磨中的控制性能,提出基于变结构滑模控制的磨砂机在溶剂和水基油墨分散研磨中的优化控制方法,构建溶剂和水基油墨分散研磨中磨砂机优化控制约束参量模型,以磨砂机比例压力阀流入容器的溶剂和水基油墨的流量为基准量进行多模控制,建立水基油墨输出压力与控制信号的比例关系模型,采用三阶非线性系统进行溶剂和水基油墨分散研磨中的磨砂机控制,结合模糊神经网络和变结构滑模控制方法实现控制律的改进设计。仿真结果表明,采用该方法进行磨砂机在溶剂和水基油墨分散研磨控制的稳定性较好,溶剂和水基油墨分散研磨的自适应控制能力较强。     

基于扩张状态观测的永磁直驱风力发电系统 MPPT自适应滑模控制

为了提高永磁直驱风力发电系统的发电工作性能,针对风速波动范围宽和不确定强的最大功率跟踪(MPPT)控制特点,应用滑模控制理论和扩张状态观测器方法,设计了一种基于最佳叶尖速比(TSR)控制策略的最大功率跟踪自适应积分滑模控制器。控制器采用基于最佳转速跟踪偏差的积分型滑模面函数结构,确保转速跟踪控制稳态无静差。利用扩张状态观测器对风力机实时机械转矩进行估计,以获得转矩扰动上界的估计值。同时引入非线性幂次组合函数和转速跟踪偏差负反馈环节,构造基于状态偏差的滑模变速趋近律,使得切换增益具有随最佳转速跟踪偏差实现自适应调整的特性,并可有效抑制滑模控制输出的抖振。通过与智能PID控制器相比较的仿真实验,验证了该控制器实现最大功率跟踪控制的良好效果,具有较强的鲁棒性和适应性。