基于内模解耦的IPMSM矢量控制仿真研究

在永磁同步电机的研究中,针对永磁同步电机的非线性和参数的不确定性以及采用矢量控制后电压与电流之间的强耦合性,为抑制系统非线性影响,消除干扰,采用基于内模控制(IMC)的矢量控制,克服传统的PI控制不能动态解耦以及对电机参数敏感的问题.从同步速d-q坐标系下凸极式永磁同步电机(IPMSM)数学模型及其矢量控制的基本原理出发,对交叉耦合关系进行了理论分析,引入了内模控制方法,设计了转子磁链定向和内模控制的电流调节器.在MATLAB下搭建了系统的仿真模型进行仿真,结果表明,所提出的内模控制器在模型匹配和失配的情况下均能提供良好的解耦效果,为优化设计提供了有效参考依据,可在线调节.     

失配参数在线矫正的永磁同步电机预测电流控制

针对永磁同步电机预测电流控制模型参数失配引起的系统性能下降问题,提出一种基于内模控制观测器的应对策略来矫正模型参数.首先,根据旋转坐标系下的永磁同步电机动态模型,设计了d,q轴电流内模控制观测器并进行稳定性推导证明,观测器可以无静差估计d,q轴电流变化率,进而在线估计电机参数;然后,由卡尔曼滤波减弱参数噪声得到最优参数...     

永磁同步电机无传感器控制系统的仿真研究

研究无传感器永磁电机性能优化问题。无传感器永磁同步电机控制技术具有成本低、体积小,可靠性高等优点。针对传统的传感器为机械式系统成本高、可靠性低的缺点,采用永磁同步电机控制技术领域的一种新的永磁同步电机转子位置、速度估算方法即高频电压信号注入法。文中对高频信号注入法的永磁同步电机无传感器控制技术的基本原理进行了论述,并采用外差方法得到转子位置和速度估计信息,建立了永磁同步电机无传感器矢量控制系统的仿真模型,给出了仿真试验结果。仿真结果表明,改进的控制系统响应快,启动过程中转矩脉动小,转速上升平稳,抗扰动性能好,有良好的静、动态性能。     

表贴式永磁同步电机无位置传感器控制

位置传感器会增加系统成本和测量噪声,且无法应用在一些恶劣环境.论文在研究表贴式采磁同步电机无位置传感器的控制策略的基础上,提出一种基于反电动势的位置估计方法.利用两相旋转坐标系下电机方程的反电势形式,结合前馈控制,计算出转子位置的偏差角度,再采用锁相环结构对电机的相位和速度进行估计.在电机的低速运行阶段改进锁相环结构,保证速度估计精度,并进一步改善系统动态性能.建立了永磁同步电机的仿真模型,验证了该控制方法的可行性.在STM32F103X(ARM)为主控制器的实验平台上实现了所提出的表贴式永磁同步电机无位置传感器控制方法,实验结果表明该控制方法能够准确估计出电机的转速和转子位置,估计算法简单,系统稳态精度高、响应速度快.     

永磁同步电机无位置传感器控制研究

位置传感器会增加电机控制系统的成本,降低系统的可靠性和性能,在无法安装位置传感器的电机调速场合或在恶劣环境中难以应用.论文针对永磁同步电机给出一种转子位置实时估计方法,利用反电势得到的位置特征点对转子位置进行估计,实现了无位置传感器永磁同步电机的空间矢量控制.实验结果表明,本文提出的估计算法可以实时估计转子位置和转速,采取该算法对无位置传感器永磁同步电机进行矢量控制,算法易于实现,实时性好,电机控制系统调速范围广、运行稳定.     

高速永磁同步电机智能控制技术的仿真

电机在高速运行的情况下,电机在调速过程中会出现超调及转速波动大等现象,特性与常规电机有很大的不同.针对系统稳定特性和实时响应特性应有较好的控制,传统的电机用的是PI控制,往往无法满足高性能控制的要求,为了克服了传统PI控制的一些缺点,并优化高速电机的性能,以高速永磁同步电机为研究对象,提出了采用滑模变结构控制和自适应模糊控制相结合的控制策略对高速电机的调速系统进行设计.方法结构简单,具有快速的动态响应和较高稳态精度.通过仿真试验,系统对负载和转动惯量的变化具有很强的鲁棒性,比传统的PI控制超调小,改善了稳定运行的性能,为设计提供了依据.     

永磁同步电机神经网络调速系统的研究

为改善永磁同步电机在电梯无齿轮曳引复杂工况下的调速动态性能,使其满足快速性、舒适性的同时,对频繁的负载变化有较强的鲁棒性和稳定性,提出将CMAC神经网络控制应用于电梯行业永磁同步电机调速系统中.通过建立永磁同步电机动态模型,搭建内模控制的电流内环及CMAC网络控制的速度外环仿真控制系统,并对比传统PI控制方式进行仿真实验,结果表明,本调速系统在动态性能、抗扰性能及鲁棒性能上均有显著改善;并根据电梯运行加速度要求,跟踪电梯运行的速度抛物线,验证了在CMAC神经网络的学习和记忆能力下有逐渐提高的稳态精度.     

基于广义预测控制和扩展状态观测器的永磁同步电机控制

在电动汽车等工况复杂的系统中,实现永磁同步电机驱动系统的快响应和强鲁棒性控制历来是研究的重点和难题.预测控制策略可实现快速的动态响应,但依赖电机的数学模型.本文结合广义预测控制理论和扩展状态观测器,提出了一种新型的永磁同步电机转速跟踪控制方法.首先基于连续时间非线性系统的广义预测控制方法,设计了速度跟踪控制器;然后针对外部扰动引起的电机性能下降问题,设计了扩展状态观测器估计系统扰动,通过对扰动量的补偿,提高了鲁棒性;而且控制器参数容易调节.试验结果表明,电机从静止到1000 r/min,与PI控制相比,超调量小,响应速度快.特别是在电机运行过程中外加负载扰动时,转速跌落更小,且更快的恢复到给定值.     

基于MPC的无传感器永磁同步电机NFTSMC仿真研究

为了提高注塑机中永磁同步电机控制系统的运行可靠性,优化永磁同步电机的调速系统动态性能,提出了一种基于模型预测电流控制的无速度传感器永磁同步电机非奇异快速终端滑模控制策略.以模型预测电流控制作为电流控制内环,取代传统的PI调节器,能够有效地抑制电流纹波,提高电流的动态跟踪性能.根据非奇异终端滑模的设计原理,构造外环速度控制器,从而生成期望的q轴电流,提高了系统的稳定性.设计无速度传感器对电机运行转速进行在线辨识,实现对转速和转子位置准确地估计.并与传统的PI调节器进行对比,仿真与实验结果表明该控制策略具有较高的可靠性和快速性.     

电动汽车永磁同步电机工况仿真分析

永磁同步电机因其优越的特性可以作为电动汽车的驱动电机。为了测试电机运行过程中不同工况的性能,对永磁同步电机数学模型、控制策略进行了分析,并根据永磁同步电机的数学模型设计了电机控制方案。在Matlab/Simulink仿真平台上,构建了永磁同步电机转速电流双闭环控制系统,在不同的运行工况下对系统进行了仿真。仿真结果验证了在不同工况下永磁同步电机具有良好的动、静态特性。     

Backstepping Control of Speed Sensorless Permanent Magnet Synchronous Motor Based on Slide Model Observer

This paper presents a backstepping control method for speed sensorless permanent magnet synchronous motor based on slide model observer. First, a comprehensive dynamical model of the permanent magnet synchronous motor(PMSM) in d-q frame and its space-state equation are established. The slide model control method is used to estimate the electromotive force of PMSM under static frame, while the position of rotor and its actual speed are estimated by using phase loop lock(PLL) method. Next,using Lyapunov stability theorem, the asymptotical stability condition of the slide model observer is presented. Furthermore, based on the backstepping control theory, the PMSM rotor speed and current tracking backstepping controllers are designed, because such controllers display excellent speed tracking and anti-disturbance performance. Finally, Matlab simulation results show that the slide model observer can not only estimate the rotor position and speed of the PMSM accurately, but also ensure the asymptotical stability of the system and effective adjustment of rotor speed and current.     

无位置传感器直流无刷电动机控制系统研究

在分析无位置传感器直流无刷电动机的反电动势换相和启动原理的基础上,建立了利用反电动势换相的换相模块,启动采用“三段式”启动技术。在双闭环调速系统中,电流环采用电流滞环控制,转速环采用PID控制器。仿真结果表明：这种基于反电动势换相的无位置传感器直流无刷电动机控制系统能够正常启动,具有同有位置传感器直流无刷电动机控制系统同样好的静态、动态特性。     

电流滞环跟踪控制的永磁无刷直流电机回馈制动的研究

对电流环采用电流滞环跟踪控制技术的无刷直流电机控制系统进行了研究,提出了电流反相控制回馈制动方式,即通过控制电机相反电势和相电流的相位关系来控制电机运行状态的控制方法,将电机在正向电动、正向制动、反向电动、反向制动四种运行状态下的控制算法统一起来.仿真实验表明,该系统动态响应性能好,其控制策略具有实现简便、可靠性高的特...     

基于滑模观测器的SPMSM位置速度估计

针对面装式永磁同步电机(SPMSM)无传感器的控制问题,提出了一种基于改进滑模观测(SMO)和锁相环(PLL)相结合来估计转子位置和速度的新方法。改进滑模观测器采用S型函数对静止坐标系下反电动势(EMF)分量进行估算,提取转子位置和速度信息,有效减小了运用传统滑模观测器估算反电动势所带来的抖振现象,估算的反电动势通过锁相环(PLL)解耦得到准确的转子位置和速度。构建了Lyapunov函数,证明了改进滑模观测器的收敛性,解决了无位置估计算法中鲁棒信差、算法复杂的问题。通过使用ST(意法半导体)的STM32F10X-128K-EVAL电机开发套件和Matlab仿真,对该方法做了详细验证。实验结果表明,该方法能够准确获得电机转速和转子位置的观测值,构成的无传感器矢量控制系统稳态精度和动态性能良好且易于工程实现。     

Hybrid recurrent wavelet neural network control of PMSM servo-drive system for electric scooter

Due to nonlinear uncertainties of the electric scooter such as nonlinear friction force of the transmission belt and clutch, these will lead to degenerate tracking responses in command current and speed of the permanent magnet synchronous motor (PMSM) servo-driven electric scooter. In this study a novel hybrid recurrent wavelet neural network (HRWNN) control system is proposed to raise robustness of the PMSM servo-driven electric scooter under the occurrence of the variation of rotor inertia and load torque disturbance. First, the field-oriented mechanism is applied to formulate the dynamic equation of the PMSM servo drive. Then, a novel HRWNN control system is proposed to control motion for a PMSM servo-driven electric scooter. The HRWNN control system composed of a supervisor control, a RWNN and a compensated control with adaptive law. The online parameter training methodology with adaptive law in the RWNN is derived based on the Lyapunov stability theorem. Then adaptive law of the parameter in the RWNN can be updated by using the gradient descent method and the backpropagation algorithm. Finally, the effectiveness of the proposed control scheme is verified by experimental results.     

基于MATLAB的无刷直流电机调速系统的建模与仿真

从无刷直流电机的数学模型出发,提出了一种无刷直流电机控制系统仿真建模的方法.该方法在Matlab/Simulink中,把独立的功能模块和s函数相结合,构建了无刷直流电机系统的仿真模型.系统采用双闭环控制:速度环采用PID控制,根据滞环电流跟踪型PWM逆变器原理实现电压控制.利用该模型分析了电机的动静态性能,得到了电机运行时的转速、转矩、相电流和反电动势曲线.仿真结果与理论分析一致,验证了该方法的合理性和有效性,为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路.     

基于模糊PI的永磁同步电机矢量控制

针对永磁同步电机矢量控制系统中,传统PID控制器对永磁同步电机控制性能效率不高以及对工作环境变化的适应性能不良等问题,首先,在两相旋转坐标系下采取双轴理论建立永磁同步电机数学模型;接着,采用模糊控制理论对永磁同步电机矢量控制系统中转速环传统的普通PID控制器进行改进研究,深入地从理论层次研究分析建立得到模糊PI控制器....     

Robust current and speed control of a permanent magnet synchronous motor using SMC and ADRC

A second-order ordinary differential equation model is originally constructed for the phase q current system of a permanent magnet synchronous motor (PMSM). The phase q current model contains the effect of a counter electromotive force (CEMF), which introduces nonlinearity to the system. In order to compensate the nonlinearity and system uncertainties, a traditional sliding mode controller (SMC) combined with a low-pass filter (also known as a modified SMC) is designed on the phase q current model. The low-pass filter overcomes chattering effects in control efforts, and hence improves the performance of the controller. The phase q current control system is proved to be stable using Lyapunov approach. In addition, an alternative active disturbance rejection controller (ADRC) with a reduced-order extended state observer (ESO) is applied to control the speed output of PMSM. Both SMC and ADRC are simulated on the PMSM system. The simulation results demonstrate the effectiveness of these two controllers in successfully driving the current and speed outputs to desired values despite load disturbances and system uncertainties.