基于预测控制和模型参考自适应的PMSM电流控制

主要研究永磁同步电机(PMSM)在扰动下的电流快速跟踪控制问题。首先,基于非线性广义模型预测控制原理,考虑电机实际运行中的模型和参数不确定性等扰动,设计PMSM电流控制器;然后,利用模型参考自适应方法设计了系统扰动观测器,并将估计的扰动量用于预测控制器的前馈补偿控制;最后,完成了仿真验证,结果表明,所提电流复合控制方法能实现电流的快速跟踪控制,而且在电机参数变化、负载扰动等状况下均具有较强的鲁棒性。     

基于前馈补偿的钻机系统永磁电机预测控制

将永磁同步电机(PMSM)作为石油钻机系统的驱动设备时,针对快速响应和强鲁棒性的控制要求以及复杂工况下的外部扰动问题,提出了基于前馈补偿的石油钻机系统PMSM预测控制策略。在该方法中,对电机转速环采用以电机数学模型为基础的预测控制,以实现PMSM的快速响应和提高鲁棒性,并引入扩展状态观测器进行扰动前馈补偿。仿真结果表明:与电机转速PI控制和动态矩阵控制相比,该控制策略响应速度更快,超调量小,在负载干扰下转速波动小且能更快地恢复至稳定值。     

基于自适应超螺旋滑模观测器的Buck变换器无模型预测控制

针对三相交错并联Buck变换器在外部干扰下影响系统鲁棒性和动态性能的问题,本文提出一种基于自适应超螺旋滑模观测器的无模型预测控制策略。首先,建立超局部模型代替原有的数学模型,设计自适应超螺旋滑模观测器估计超局部模型中的动态部分。然后,引入最小二乘法预测电流误差趋势,动态调整观测器增益矩阵。最后,构建离散方程,设计代价函数,实现无模型预测控制。实验结果验证了所提算法可以有效抑制因外部扰动产生的稳态误差,且相较于传统无模型预测控制具有更好的鲁棒性和动态性能。     

基于降维负载转矩观测器的永磁同步电机转矩前馈补偿策略

针对飞机电蒸发冷却系统中永磁同步电机(PMSM)在不同工况下的抗负载扰动问题,研究了负载转矩前馈的方法,提出了一种基于降维负载转矩观测器的转矩前馈控制难点。针对降维负载转矩观测器提出工程化设计方法,通过将观测到的负载转矩补偿到电机电流环输入,实现电机对负载扰动的快速响应,提高了抗负载扰动能力。仿真和试验结果验证了降维负载转矩观测器设计方法以及PMSM负载转矩前馈控制算法的正确性和有效性。     

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。     

感应电动机电流传感器故障诊断研究

提出一种基于扩张状态观测器和遗传算法的电流传感器故障诊断方法。首先,建立了包含系统模型误差、未知扰动和传感器故障的电动机状态空间数学模型。其次,设计了一个基于电动机状态数学模型的扩张状态观测器。再次,通过闭环系统特征值配置和遗传优化算法搜寻闭环反馈增益矩阵的最优值。最后,建立了基于Matlab的故障诊断系统仿真模型。仿真结果表明,该故障诊断方法可以准确地诊断出传感器故障,并且对系统扰动具有很强的鲁棒性。     

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.     

PMSM调速系统的有限时间复合控制器设计

针对永磁同步电机调速系统提出了一种基于反馈线性化、有限时间控制和扩张状态观测器的复合控制方案。由于未知外部扰动和参数不确定性,PMSM伺服系统是非线性的。首先,利用反馈线性化的思想,将电机模型变换为两个线性子系统。基于永磁同步电机电压与转速和电流的数学模型,分别设计了相应的单控制环有限时间控制器。其次,对于系统中存在的未知外部扰动和参数不确定性,利用扩张状态观测器技术估计系统的集总扰动,并且将估计值用于前馈补偿设计。最后仿真结果表明了该复合控制方案的有效性。     

基于改进型扰动观测器的PMSM抗扰动控制研究

负载转矩扰动及转动惯量变化会对永磁同步电机(PMSM)控制造成影响,为提高系统响应速度以及抗干扰能力,减小负载扰动对控制性能的影响,将观测的负载转矩前馈补偿至转矩电流中,改进滑模速度控制器中指数趋近律函数.设计一种改进型扰动观测器,在传统扰动观测器中加入可变增益算法,针对负载扰动引起系统转动惯量变化的问题,结合模型参考...     

变增益策略在PMSM自抗扰控制中的应用与研究

本文采用一阶线性自抗扰控制(LADRC)作为永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统的调速算法,针对传统LADRC固定的扰动观测增益难以同时实现抗噪与抗扰双优化的问题,本文提出了根据扰动进行自适应调整的线性扩张状态观测器(LESO)变增益策略,设计出实用简单的变增益线性扩张状态观测器(VLESO),并分析了其收敛性和参数特性。最后通过Simulink搭建控制系统模型并进行仿真,得出结论,基于变增益策略的线性自抗扰控制(VLADRC)兼具出色的噪声抑制和抗干扰能力,将其运用于PMSM的矢量控制调速系统,有效提高了调速系统的抗负载与抗噪性能,验证了该方法的可行性。     

永磁同步电机模型自适应补偿速度控制

针对参数变化、负载扰动带来的永磁同步电机速度控制问题,提出基于投影算法的永磁同步电机模型自适应补偿速度控制.依据永磁同步电机速度环模型自适应补偿的充分条件,设计满足该条件的参数、负载估计投影算法,并以计算出的前馈控制量补偿到速度控制系统中,使实际速度系统等效于无参数变化、无负载扰动的标称模型,并对该标称模型设计速度跟踪...     

永磁同步电机速度位置估算法综合分析及验证

依据基于非线性坐标变换后能观测规范形的高增益观测器内核(NTOCF-HGO),设计用于永磁同步电机速度实时估计的自适应增益调节律,使其满足全局状态估计收敛,且能根据电机实际工作状态进行状态估计的稳态及暂态调节.结合基于直轴电流微分差值修正( RPECM-DDC)的位置角估计算法,证明两套算法的交联收敛机制.分析得出转速及转角估算法对电枢绕组电阻具有参数变化状态估计鲁棒性,且可应对负载转矩变化对状态估计造成的影响.进行基于该估计算法的永磁同步电机无传感器矢量控制算法级及系统级仿真实验,结果表明该算法可实现一定初始估计误差角的无传感器稳定起动,具有较好的中低速稳态及暂态估计性能.     

带负载扰动前馈补偿的PMSM模型预测控制

本文提出了一种带负载扰动前馈补偿的永磁同步电机模型预测控制方法。根据永磁同步电机的基本方程和预测控制原理构建转速预测模型,采用一种改进的Luenberger观测器来估计负载转矩扰动,通过在转速预测控制器中引入负载扰动前馈补偿,来提高驱动系统的动态响应速度和抗负载扰动能力。实验结果表明,与传统的永磁同步电机模型预测转速控制相比,本文提出的控制方法在负载突变的情况下,转速波动更小,鲁棒性更强。     

采用扩展卡尔曼滤波磁链观测器的永磁同步电机直接转矩控制

提出利用卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)观测器对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)直接转矩控制(direct torque control,DTC)系统进行精确参数估计的方法。通过检测定子电压和电流,应用EKF观测器精确估计电机的定子磁链、电机转速和转子位置,间接估计转矩,近而实现PMSM的无速度传感器控制;同时改进常规的EKF估计状态方程,提高速度估计的精确性,并证明了基于EKF的控制系统的稳定性定理。仿真结果表明该方法减小了系统的非线性、参数变化以及干扰带来的影响,EKF能够准确估计状态变量,提高了直接转矩控制的性能。     

基于扰动观测器的PMSM无速度传感器控制

针对负载扰动对电机驱动的影响,提出一种基于扰动观测器的PMSM无速度传感器控制方法。该方法使用自适应扩展状态观测器(AESO)观测电机转速,并设计了电机定子电阻自适应律,实时更新定子电阻值。同时设计了一种自适应积分状态反馈控制器(AISFC),将定子电阻估计值作为控制器输入,实时更新控制器中的电阻值,消除了定子电阻变化对控制器控制精度的影响。仿真结果表明,该控制方法具有良好的控制性能和鲁棒性。     

基于扰动观测的PMSM非奇异快速终端滑模电流预测控制

针对永磁同步电机(PMSM)矢量控制中传统的PI控制鲁棒性差和传统的非奇异快速终端控制抖振较大、鲁棒性较差等问题,在速度环采用一种非奇异快速终端滑模(NFTSM)控制策略,同时引入一种高增益扩张观测器实时观测系统的匹配性扰动,将观测值作为电流的前馈补偿,提高了系统的抗干扰能力。在电流环应用一种无差拍电流预测控制策略,使电流环有更好的动态响应和更小的谐波分量。仿真结果表明,所提控制方法可有效改善系统鲁棒性差且滑模抖振过大的问题。     

永磁同步电机负载转矩观测器

负载转矩的扰动会影响永磁同步电机控制系统的性能,测量或者观测负载转矩并用作前馈补偿,形成二自由度控制器可以减小负载转矩扰动的影响。本文研究分析了几种实用的永磁同步电机负载转矩观测器,可以根据测量的电流、机械位置和转速等准确观测负载转矩,不增加额外的硬件设备。全阶负载转矩观测器还可以根据机械传感器的输出量观测准确的转子位置和转速,代替了传统的转速计算方法,避免了微分计算,减小了测量噪声和离散误差的影响。以基于Kalman滤波器的负载转矩观测器为例,对观测器和前馈补偿的性能进行了仿真和实验验证。     

一种非线性自抗扰控制的PMSM速度控制策略研究

针对永磁同步电机伺服系统中存在的抗负载扰动能力差和转速超调等问题,提出一种基于非线性自抗扰控制的新型PMSM速度控制策略。通过分析伺服系统的扰动机理,在速度环将传统的PI控制器替换为非线性自抗扰控制器。通过跟踪-微分器将给定转速平滑化,克服了响应快速性和超调之间的矛盾,提升系统响应能力;通过引入二阶扩张状态观测器,对外部扰动进行估计并补偿,提高系统的抗干扰能力;通过非线性状态误差反馈控制律,利用“小误差大增益,大误差小增益”的非线性控制,提高系统的控制精度。仿真结果表明,系统具有响应快、无超调、抗负载扰动能力强的特点,对负载变化、转速变化具有较强的鲁棒性,验证了该策略的有效性。     

基于全阶状态滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制策略

传统模型预测控制(MPC)需要对永磁同步电机(PMSM)的所有电压矢量进行动态预测,存在计算量大,计算周期长的问题。因此,提出一种改进型模型预测电流控制(MPCC)方案,该方案采用一种缩减电压矢量选择的方式,降低了算法的冗余度和计算量,提高了控制效率。在此基础上,采用全阶滑模观测器对PMSM的转子位置和转速进行精准估测,在设计全阶滑模观测器的过程中,将模糊控制的思想融入传统滑模观测器中,有效解决了转子位置和转速在观测过程中存在抖振的问题。最后,通过仿真验证了该方案的正确性和实用性。