基于三次谐波法的无刷直流电机控制系统建模

通过分析反电动势三次谐波信号与无刷直流电机换向之间的关系,构建基于反电动势三次谐波检测法无位置传感器的无刷直流电机的控制系统。主要研究了三次谐波信号控制电机的换向逻辑算法,通过Simulink中的计数器(Counter)模块实现电机的换向算法,使得系统仿真更加快速。同时,该系统还加入了转速的PID闭环控制及PWM模块,使其结果分析更加准确。在Simulink中对整个系统进行仿真,结果表明,该系统理论上可行,且系统仿真快速性较好,为后续实际应用提供了一定的参考价值。     

优化磁链算法的稀土永磁无刷电机位置检测方法

结合无位置传感器稀土永磁无刷直流电机的特点,在分析经典的稀土永磁无刷直流电机磁链观测法及三次谐波过零检测法的基础上,针对磁链观测法控制精度受电机电抗变化影响,而三次谐波过零检测法需要其他方法配合且不能得到连续转子位置信号的问题,提出磁链基波和三次谐波组合优化的无刷直流电机无位置传感器控制方案。方案对转子磁链三次谐波进行一定的逻辑运算得到三分之一电机旋转周期的连续转子位置信号,利用转子磁链基波信号计算得到的位置信号进行定位,两者配合得到不受电机电抗变化影响的连续转子位置信号,进而控制电机的换向和运行。仿真和实验结果表明,本文提出的方案能够准确检测所需的转子连续位置信号,能够准确控制无刷直流电机的换相。     

应用特征谐波消除改进脉振高频电压注入法

针对永磁同步电机无位置传感器矢量控制中传统脉振高频电压注入法存在的估算角度滞后、与中高速无位置传感器控制技术切换困难等问题提出改进方法。引入特征谐波消除的方式取代低通滤波器,同时充分考虑定子电阻对位置估算的影响,修改误差矫正项以减小估算误差,并给出了改进后的脉振高频电压注入法的完整实现方式。应用特征谐波消除的方式得到误差校正项,估算的转子位置更加精确,用特征谐波消除的方式去除高频电流信号,不会引起电流畸变和相位滞后。用改进算法得到的转子位置及转速作为反馈对电机进行闭环控制,可以改善电机低速下的动态特性。仿真分析和实验结果证明了该方法的有效性。     

基于正弦波滤波器的轮缘推进永磁同步电机无速度传感器控制

针对传统永磁同步电机控制中普遍存在的电磁干扰、低频振动、端电压爬升以及现有无位置技术无法覆盖全转速范围的问题,并结合轮缘推进电机对这些方面提出的严格要求,提出一种基于正弦波滤波器的轮缘推进永磁同步电机无速度传感器控制方法。其核心思想是,根据带正弦波滤波器的完整电机模型,在每个计算周期利用电流观测器观测的电流偏差不断修正电机的初始估算转速和最终估算转速,使得最终估算转速能快速收敛于真实转速。仿真和实验也体现了这一拓扑和算法相对于目前常用的无速度传感器控制算法具有的优势。该方法不仅使得电机侧输入电压接近于正弦波,而且可使电机直接从零速无位置闭环启动,无需进行状态切换,较好地突破了永磁同步电机在轮缘推进领域无法安装速度传感器的限制。     

一种改进三次谐波法的无刷直流电动机无位置传感器控制

分析三次谐波检测法的原理及实现方法,并通过实验测试,发现只检测三次谐波的传统方法存在自同步切换失败的情况。在此基础上,提出基于三次谐波检测和A相过零点检测共同定位的方法实现无刷直流电动机的无位置传感器控制。设计对应的位置信号检测电路,通过TMS320F28335的捕获单元完成对三次谐波位置信号和A相辅助位置信号的检测,并根据位置信号通过中断子函数完成电机的无位置传感器驱动。实验结果表明该方法实现简单且切换完全成功,位置精度和可靠性明显增强。     

基于高频注入法的内置式永磁同步电机无传感器控制

针对零低速下内置式永磁同步电机的无位置传感器控制方法存在精度低、稳定性差等问题,提出了一种滑膜控制下的基于脉振高频注入法的无位置传感器控制方法。基于电机的固有或人为的凸极效应,脉振高频注入法对电机的基波方程和参数没有依赖性,可有效估算出包括零速在内的电机转子位置和速度,实现永磁同步电机的无速度传感器控制。仿真结果表明,内置式永磁同步电机在滑模控制下能在低转速突变、负载转矩扰动的情况下,快速、准确估算转速和转子位置,动态性能好,鲁棒性强。     

无速度传感器的无轴承同步磁阻电机控制系统

机械速度传感器给无轴承同步磁阻电机带来维护不便、可靠性降低、总成本增高以及超高转速受限等诸多问题,故宜取消电机的速度传感器.为此提出一种基于脉动高频信号注入法的无轴承同步磁阻电机转速估计方法,该方法在被控电机转矩绕组注入脉动高频电压信号,利用电机的凸极性,通过检测含有转子位置信息的转矩绕组高频感应电流来估计转子位置,从而实现无轴承同步磁阻电机的无速度传感器悬浮控制.仿真结果表明采用高频信号注入法能准确估计转子实际位置,可实现全速范围内电机的稳定悬浮运行.     

无位置传感器BLDCM能量回馈控制新方法

为了简化无刷直流电动机结构、减小成本和提高可靠性，且能实现能量的双向流动，介绍了一种新的无位置传感器能量回馈控制方法。该方法首先设计二阶阻容滤波电路和数字滤波器检测三相绕组端点电压和绕组电流，然后根据电机数学模型计算出无三倍次谐波的反电势信号，从而估算电机转速、判断转向和等电势点，确定正确换相时刻和逻辑，实现无位置传感器控制。最后根据电机的可逆原理提出了一种简单可靠的高、低压蓄电池实现能量回馈的不可控整流方法。     

基于滑模观测器的无轴承永磁同步电机无速度传感器矢量控制

为解决无轴承永磁同步电机矢量控制系统中传统机械式传感器带来的成本及可靠性等问题,将滑模观测器技术应用到其控制系统中。该系统采用滑模面及滑模等效控制方法,并基于转矩绕组观测电流和其实测电流差值构建滑模面,观测电机反电动势,从而实现转子位置角及转速的精确估算。利用MATLAB仿真软件构建了无速度传感器运行仿真系统,对电机转速、转角信号进行辨识。仿真结果表明:滑模观测器的转角、转速信号辨识精度较高,并能满足无轴承永磁同步电机无速度传感方式的稳定悬浮运行要求。     

一种应用反电动势法检测BLDCM位置的检测电路

方波电流驱动的BLDC电机无位置传感器控制检测转子位置的最重要方法是反电动势检测法.设计的反电动势检测电路,仿真和实验验证了电路的有效性和可行性.电机低速阶段,控制器对检测电路进行了必要的相位补偿,在BLDC的无位置传感器控制应用中取得良好的效果.     

基于转子磁场定向控制的PMSM伺服系统建模仿真

在分析永磁同步电动机（PMSM）数学模型的基础上，建立了的转子磁场定向矢量控制的PMSM伺服系统模型。系统采用位置、转速和电流三闭环控制，其中位置环和速度环采用经典的PI控制，电流环采用转子磁场定向矢量控制，以实现瞬时的转矩调节。仿真模拟了PMSM的恒转矩起动、恒功率运行以及负转矩制动的全过程，实现了位置伺服的精确控制。     

基于复合前馈控制的交流位置伺服系统动态特性

永磁同步电动机(PMSM)位置伺服系统经典PID控制具有控制结构简单、响应快等优点,但存在等速跟踪和正弦跟踪稳态精度低等缺点。提出并设计了复合前馈控制器,其中速度环采用PI控制,位置环通过复合前馈控制的设计来消除等速与正弦跟踪误差。计算机仿真结果表明,该控制器可有效降低PMSM位置伺服系统在等速与正弦跟踪时的稳态跟踪误差,提高其控制精度。     

基于VisSim异步电机矢量控制系统建模与仿真

为了建立一个高效、工程化的异步电机控制系统仿真模型,基于VisSim仿真平台,在分析交流异步电机数学模型的基础上,建立了电机独立功能模块,如电机本体模块、矢量控制模块、速度控制模块、电流滞环控制模块等,再将各模块有机整合,搭建了交流异步电机控制系统的仿真模型。系统采用双闲环控制,速度环采用PI控制,电流环采用电流滞环控制。仿真结果证明了该模型的合理性、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。     

基于细菌觅食优化算法的永磁同步电机位置伺服系统模糊控制策略

针对PID控制器参数固定而引起永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统控制效果不佳问题,设计了基于细菌觅食优化算法的模糊控制器。该位置控制系统是以空间矢量控制为理论基础,由位置环、速度环、电流环构成的PMSM三闭环控制系统。在MATLAB/Simulink环境中将模糊控制器应用在系统位置环上。对比仿真结果发现,参数优化后的模糊控制器在系统位置环的作用更加优越,完全克服了传统PID控制器的缺点,能有效提高电机位置控制的快速性和准确性。     

电动变桨伺服系统的自抗扰控制研究

针对变桨伺服系统非线性、多变量、数学模型难以建立的特性,在电流环和速度环设计了自抗扰控制器,有效解决了传统PI调节器的快速性与超调之间的矛盾。仿真结果表明,电动变桨伺服系统采用以上控制方法,可以保证伺服系统有较强的抗扰性能,同时实现了无超调、响应快,具有良好的动态控制性能。     

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。     

基于Matlab无刷电动机模型参考自适应控制的研究与实现

本文在分析无刷电动机数学模型的基础上,建立了控制系统的仿真模型,提出了直流无刷电机调速系统模型参考自适应控制的新方法.在双闭环调速系统中,电流环采用电流滞环控制,转速环采用间接参考模型自适应控制,控制器参数估算采用最小二乘算法.仿真结果表明:这种新型的间接模型参考自适应控制方法响应快、无超调、鲁棒性强、抗干扰能力好,较传统PI控制具有更好的动、静态特性.     

变电站巡检机器人数据驱动无模型自适应控制

针对变电站巡检机器人动力学建模及参数辨识复杂等问题,文中提出了一种基于双闭环的巡检机器人数据驱动无模型自适应控制方法。首先,为了便于理解和仿真需要,对变电站巡检机器人的模型进行了简单的介绍。其次,根据机器人的位姿跟踪误差进行外环的设计,为内环提供虚拟参考输入。然后,根据无模型自适应控制方法进行内环控制器的设计,对机器人的虚拟参考速度进行跟踪。值得注意的是,文中所提方法只用到了输入输出数据,没有用到任何模型信息,因此是完全无模型的。最后,通过MATLAB进行仿真,验证了所提方法的有效性。     

基于最优开环截止频率学习的永磁伺服系统PI控制器参数整定方法

提出一种基于最优开环截止频率学习的永磁伺服系统PI控制器参数整定方法。针对永磁同步电机转速/电流级联的双PI控制系统,基于同步旋转坐标系下电机频域数学模型,推导出电流环和速度环PI控制器参数的解析表达式。根据期望的系统要求,从时域分析入手,对电流环和速度环分别构建性能评价函数,通过迭代给定激励信号下的最小评价函数值,学习性能最优的开环截止频率,从而实现电流环和速度环PI控制器参数整定。对拖伺服平台上的实验结果验证了所提方法的正确性和可行性。     

基于电流估算的永磁同步电机伺服控制系统设计

在有位置精度要求的伺服电机控制应用场合,为了降低电机控制系统的成本,设计了一种永磁同步电机(PMSM)的无电流传感器控制方法。基于矢量控制策略,通过电机定子电压方程对定子电流进行迭代估算,根据系统响应速度要求,对控制器参数进行了设计,利用Bode图分析了系统的带宽,在不使用电流传感器的情况下实现了PMSM位置环、速度环和电流环控制,通过仿真验证了该控制器参数的有效性。在表贴式永磁同步电机(SPMSM)上进行了位置控制实验,动态响应效果满足设计要求,验证了该方案的有效性和可行性。