基于滑模观测器的开关磁阻电动机间接位置检测技术研究

滑模观测器采用分段线性电感模型，同时考虑了磁路饱和的影响，减小了计算量，实现了开关磁阻电动机在线转子位置间接检测。对该方法进行了理论分析。在仿真研究中，考虑到数学模型和实际电动机特性的差异，采用有限元计算结果对开关磁阻电动机的非线性特性进行建模，而滑模观测器采用分段线性电感模型；最后对提出的间接位置检测方法进行了实验验证。仿真和实验结果验证了方法的可行性和鲁棒性。     

基于滑模观测器的PMSM无速度传感器研究

为解决传统机械传感器应用存在的诸多缺陷,针对永磁同步电机矢量控制系统,采用一种滑模观测器的无速度控制方法.该方法是通过测量永磁同步电机定子侧电流和端电压来计算出转子的实际位置,系统成本低、可靠性较高.根据滑模观测器原理,建立了基于滑模观测器的PMSM无速度传感器控制的系统模型.同时利用Matlab仿真工具建立无位置传感器的永磁同步电机仿真平台,仿真结果验证了滑模观测器法的有效性.     

基于改进型滑模观测器的PMSM矢量控制

在无传感器矢量控制条件下,设计了基于滑模观测器的永磁同步电机的矢量控制,通过估算出转子位置和转速从而省去了硬件传感器。针对滑模观测器中"抖振"的这一问题提出了将双曲正切函数替换原有的开关函数形成改进,同时结合归一化处理的锁相环节,进而提高了系统的估计精度。最后通过仿真证明了改进型滑模观测器的良好动态性能,并且得出滑模观测器更适用于高转速的环境中。     

永磁同步电机无位置传感器混合控制策略

转子位置混合观测策略对于实现无传感器内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)全速域运行非常关键。针对IPMSM无传感器矢量控制系统,提出一种由高频信号注入法与反电动势模型法的位置误差信息相融合的混合观测方法。低速运行时注入脉振高频电压信号,通过对高频电流幅值处理获得转子位置误差信号,中高速运行则通过反电动势模型滑模观测器获得位置误差信息,对两种方法所得位置误差信号进行归一化处理,并根据运行转速对归一化后的位置误差信号以加权的方式进行信息融合。通过一个软件锁相环获取混合位置观测值,并分析混合观测器的稳定性及参数设计。最后通过2.2kW IPMSM无传感器矢量控制系统验证了控制策略的有效性。     

基于滑模观测器的永磁无轴承电机控制

在永磁无轴承电机转矩系统的磁场定向控制策略的基础上,提出了一种基于滑模观测器的永磁无轴承电机转子位置-速度的观测方法。通过检测转矩绕组电流对转子位置进行估测,实现了无轴承电机的无速度传感器运行。给出了基于滑膜观测器无速度传感器运行控制的永磁无轴承电机系统框图和控制程序流程,并对观测器的效果进行了试验研究,结果表明了该观测器的可行性和实用性。     

基于扰动滑模观测器的永磁同步电机矢量控制

分析了一类非线性系统基于扰动的滑模状态观测器设计的基本思想,在此基础上将其应用到永磁同步电机无传感器矢量控制策略下永磁转子速度及位置信息的获取当中.为获取精度较高的状态估计,设计了具有变截止频率特性相位补偿的位置及具有自适应调节率的转速滑模观测器,理论分析表明这类观测器对参数变化具有极强的鲁棒性.仿真结果证明基于空间矢量脉宽调制供电技术的永磁同步电机双闭环无传感器矢量控制系统具有较好的动静态性能.     

Sliding-Mode Sensorless Control of Direct-Drive PM Synchronous Motors for Washing Machine Applications

A new sensorless field-oriented control of direct-drive permanent-magnet synchronous motors based on “sliding mode” has been studied and applied to domestic washing machine drives. To achieve speed control requirements for the application, a novel sliding-mode observer has been developed by applying the technique of feedback of the “equivalent control.” Armed with the developed algorithms, this observer is able to minimize the estimation error of rotor position at low speeds and guarantee fast convergence of the observer at high speeds in the flux-weakening region. As such, this sensorless control is suitable for domestic washing machine drives demanding wide-speed-range operation. The proposed sensorless control algorithms are implemented in a cost-effective digital controller and tested in a selected prototype washing machine. Both computer simulation and experimental results are illustrated for verification.      

基于多项式插值测速和LADRC的开关磁阻电机调速控制

开关磁阻电机（SRM）时变非线性的特点使其精确的数学模型较难建立,当内外扰动较大时,传统PID控制器难以达到良好的控制性能。为了解决上述问题,采用线性自抗扰控制（LADRC）方法设计了SRM调速控制器。将非线性模型的不确定性和负载突然变化等合并作为一个总扰动,设计线性扩张状态观测器对扰动进行估计并进行补偿。采用二阶Lagrange插值多项式去逼近电机位置轨迹,从而计算得到瞬时速度,当电机进行导通角度控制时,依据瞬时速度估算转子位置进行控制。仿真对比表明,LADRC优于传统PID控制器。在DSP28335上对6/4 SRM进行了控制试验。结果表明,LADRC配合二阶Lagrange测速算法能较好地实现电机的提前开通和关断的角度位置控制。     

一种用于感应电机控制的新型滑模速度观测器研究

提出一种新颖的用于感应电机控制的滑模速度观测器。与传统的滑模速度观测器相比,此观测器具有结构简单、新颖、易于实现的特点,且有效消除了在无速度传感器的电机控制系统中,运用滑模观测器所固有的高频速度抖动现象。该观测器利用电压和电流信号构成观测器估计电机转速、转子磁通值及转子磁通位置,其理论的正确性由李雅普诺夫理论证明。将其运用于采用磁场定向矢量控制方法的无速度传感器感应电机控制系统,实验证明在整个调速范围内都取得了良好的效果,系统具有良好的稳态精度及动态响应性能。     

基于扰动观测与分数阶终端滑模转速调节器的永磁同步电机模型预测控制

针对三相永磁同步电机(PMSM)驱动系统,为提高其转速控制精度和响应速度,减小定子电流脉动,结合分数阶控制理论和终端滑模控制技术设计了一种分数阶终端滑模(FOTSM)转速调节器.在提高系统响应速度和精度的同时减小了传统滑模控制的抖振,增强了系统的抗扰动能力和鲁棒性;考虑PMSM在实际运行过程中易受到参数变动及外部扰动不...     

基于自适应Luenberger观测器的永磁同步直线电机无位置传感器控制

传统无位置传感器控制系统的位置信息处理一般采用PI调节器。针对PI调节器存在参数整定、跟踪性能差和抑制干扰能力弱等问题,提出了一种新型的自适应Luenberger观测器。利用脉振高频电流注入法(HFI)获得高频位置信号,根据电机的动力学方程建立Luenberger观测器并对速度、负载扰动进行观测,采用神经网络建立参数自整定的控制器取代观测器中的PID控制,实现了永磁同步直线电机(PMLSM)的无位置传感器控制。仿真结果表明,在速度变化与负载扰动同时存在的情况下,基于自适应Luenberger观测器的PMLSM控制系统的速度估算误差最大值为2×10^-3 m/s,位置估算误差最大值为-3×10^-5 rad,具有良好的跟踪性能和抗干扰性能。     

Combining the principles of sliding mode, direct torque control, and space-vector modulation in a high-performance sensorless AC drive

A sensorless induction motor drive is presented, in which the principles of sliding-mode control, direct torque control (DTC), and space-vector modulation are combined to ensure high-performance operation, both in the steady state and under transient conditions. Merits of the classic DTC transient behavior are preserved, while the steady-state operation is significantly improved. The torque and flux controllers, and motor state observer are of the sliding-mode type. The inverter is directly controlled on the basis of torque and flux errors, using space-vector pulsewidth modulation. Computer simulations and experimental results presented demonstrate the robustness, accuracy, quickness, and low-chattering, wide-speed-range operation of the drive.     

基于ASMO的PMSM无传感器控制系统

针对永磁同步电机滑模控制策略中出现的抖振以及转子位置预估精度等问题,引入了基于静止坐标系的自适应滑模观测器代替传统的滑模观测器,用sigmoid函数代替传统sign函数,并且利用锁相环代替传统的反正切函数实现转速及转子位置估算。在理论研究和仿真验证的基础上,搭建了基于自适应滑模观测器的永磁同步电机无传感器伺服驱动系统的实验平台,结果证明了基于自适应滑模观测器的永磁同步电机无传感器伺服驱动系统的正确性和有效性。     

A simple positioning servo system by breaking control

A simple positioning servo system using braking control of a brake induction motor (BIM) is described. The motor consists of an induction motor and an electromagnetic disk brake (EDB) in the same body. Two control methods cooperate together to attain precise control: sliding-mode control and fuzzy control. The controller consists of a position sensor (5000 pulses/r), a controller with a microcomputer (Intel 80286), and a chopper circuit that controls the braking torque by controlling the exciting current of the BIM. The microcomputer simplifies the circuits and permits flexibility control. Parameter identification makes the system robust and free from adjustment. The accuracy of position control errors obtained experimentally was about 0.4°     

Luenberger观测器在永磁同步电机无传感器控制中的应用研究

在永磁同步电机(PMSM)矢量控制中,根据Luenberger观测器原理,提出了一种基于Luenberger观测器的PMSM转子速度和位置的估算方法,有效解决了PMSM由于机械传感器安装带来的一些弊端。利用MATLAB/Simulink工具搭建控制系统仿真模型并进行仿真验证,仿真结果表明控制系统具有良好的控制性能。最后,在以STM32F103ZET6为控制核心的硬件系统上进行算法的实现,试验结果表明基于Luenberger观测器的PMSM控制系统具有较高的控制精度且稳定性较好。     

在线建模的开关磁阻电机四象限运行无位置传感器控制

基于在线建模提出了一种开关磁阻电机无位置传感器控制方法。建立了以相电流和磁链为输入、转子位置角度为输出的径向基神经网络模型,以轴编码器实时获得的转子位置角度为学习样本,对开关磁阻电机进行了在线建模。提出了静止状态下激励脉冲法与运行状态下滑模观测器相结合的四象限运行无位置传感器控制策略,实现了电机无传感器运行。实验结果表明,电机转子位置估计误差小于2,象限间切换可靠,具有良好的动态和静态性能,为大功率开关磁阻电机无传感器控制提供了一种易于实现的方案。     

Adaptive sliding-mode observer for speed-sensorless control ofinduction motors

This paper presents an adaptive sliding-mode observer for the speed-sensorless field-oriented control of induction motors. The observer detects the rotor flux components in the two-phase stationary reference frame by the motor electrical equations. The motor speed is estimated by an additional relation obtained by a Lyapunov function. The analytical development of the sliding observer and the speed estimation algorithm is fully explained. Experimental results are presented, based on a TMS320F240 digital signal processor controller implementation. The system performance with different observer gains and the influence of the motor parameters deviations are shown and discussed     

一种用于异步电机控制的新型滑模速度观测器研究

提出了一种新颖的用于异步电机控制的滑模速度观测器。该观测器具有结构简单、新颖、易于实现的特点,在无速度传感器的电机控制系统中,能有效地消除运用滑模观测器所固有的高频速度抖动现象。该观测器利用电压和电流信号构成观测器估计电机转速、转子磁通量以及转子磁通的位置,其理论的正确性可由李雅普诺夫理论证明。将其应用于采用磁场定向矢量控制方法的无速度传感器的感应电机控制系统,实验证明,在整个调速范围内都取得了很好的效果,系统具有很好的稳态精度和动态响应性能。     

一种用于异步电机控制的新型滑模速度观测器研究

提出了一种新颖的用于异步电机控制的滑模速度观测器。该观测器具有结构简单、新颖、易于实现的特点，在无速度传感器的电机控制系统中，能有效地消除运用滑模观测器所固有的高频速度抖动现象。该观测器利用电压和电流信号构成观测器估计电机转速、转子磁通量以及转子磁通的位置，其理论的正确性可由李雅普诺夫理论证明。将其应用于采用磁场定向矢量控制方法的无速度传感器的感应电机控制系统，实验证明，在整个调速范围内都取得了很好的效果，系统具有很好的稳态精度和动态响应性能。     

永磁直线同步电机的改进线性自抗扰控制

在永磁直线同步电机（PMLSM）的运动控制系统中,提出一种位置环的改进线性自抗扰控制（ILADRC）方法。相对于传统的线性自抗扰控制（LADRC）,ILADRC仅利用线性扩张状态观测器输出的位置估计信号,通过PD控制器计算初始控制量,避免了引入速度估计信号的滞后影响。对PMLSM运行过程中受到的总扰动通过线性扩张状态观测器进行实时估计,并在控制律中进行动态补偿。利用李雅普诺夫函数方法证明了闭环误差系统的渐近稳定性。通过系统辨识得到了PMLSM平台的传递函数模型,在MATLAB中进行了仿真分析,并搭建了基于dSPACE控制器的实验系统。实验结果表明,相比于PID和LADRC,ILADRC能够有效减小跟踪误差,降低超调,且具有更好的扰动抑制能力。