基于改进分数阶滑模控制的PMSM直接转矩控制

基于滑模变结构的永磁同步电动机直接转矩控制技术,具有控制结构简单、响应速度快、鲁棒性强等优点,是一种高性能的变频调速控制方法。为此,提出一种基于分数阶滑模变结构的永磁同步电动机直接转矩控制技术,采用组合趋近率设计分数阶滑模控制器,即在控制前期采用幂指数趋近率,控制后期采用变速趋近率。仿真结果表明该控制方法能够有效减小磁链和转矩脉动,显著增加系统响应速度,抗扰动性能好,鲁棒性强。     

双Y移30°六相PMSM的滑模变结构控制技术

针对双Y移30°PMSM的基于空间矢量控制的直接转矩控制(SVM-DTC)技术中PI调节器拖慢系统响应速度的问题,提出一种旨在提高系统响应速度的自适应滑模变结构控制技术。根据系统动态变化参数,研究其状态运动轨迹,通过控制量的切换使系统状态沿着其状态运动轨迹运动,系统的状态在参数发生变化或出现外界干扰时有不变性,达到了提高动态响应的目的。最后,在仿真工具中搭建双Y移30°六相PMSM调速系统的仿真模型,仿真结果明该控制方法解决了PI调节器积分环节响应速度慢的问题,电机转速和转矩的超调量较小、鲁棒性好、可靠性高、具有较强的抗扰动性能。验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于Supertwisting滑模永磁同步电机驱动的转速和转矩控制

针对永磁同步电机(PMSM)空间矢量的直接转矩控制方案超调频繁、响应时间慢等问题,将传统的转速PI控制器和转矩PI控制器替换成Super-twisting滑模控制器,并从理论上证明了Super-twisting滑模控制器用在转速环和转矩环上能在有限时间内收敛。借助MATLAB/Simulink仿真软件研究了PMSM的转矩脉动,分析了其动态响应速度。仿真结果表明,在空间矢量直接转矩控制中采用Super-twisting滑模控制器与PI控制器相比有更小的转矩脉动,提高了动态响应速度并且解决了超调频繁的问题。     

基于迭代滑模和扰动观测器的永磁同步电机转速控制

为了提高永磁同步电机（PMSM）控制系统的转速跟踪精度和鲁棒性,抑制其周期性转矩脉动,提出了一种基于积分滑模控制和迭代学习方法的PMSM单环控制策略。控制器采用单环滑模控制策略替代了传统的转速-电流级联控制,简化了控制系统的结构,提高了系统动态响应,通过引入迭代学习控制有效抑制了因电流谐波而导致的转矩脉动,提高了转速稳态控制精度。此外,针对系统存在的外部负载扰动、模型和参数不确定性等,设计了双重扰动观测器估计系统扰动量,提高了系统的鲁棒性。最后,针对所提复合控制策略进行了试验验证。试验结果表明,所提出的控制方法具有良好的动态性能、抗干扰能力和稳态控制精度。     

基于转矩补偿的永磁同步电机自抗扰控制研究

电动汽车永磁同步电动机( PMSM) 驱动系统运行在复杂多变的工况下,存在负载转矩扰动的问题。为减小负载转矩扰动引起的转速脉动,提高电动汽车抗干扰能力,提出了基于转矩前馈补偿的自抗扰控制(ADRC)策略。该控制方法使用自抗扰控制技术设计了速度控制器能实时补偿系统的扰动;并通过设计降维负载观测器来实时观测电机负载转矩变化,并将观测值反馈到电流环中,对负载扰动进行前馈补偿,增加了系统的抗干扰能力,提高了系统的鲁棒性。仿真结果表明,该方法可以增强系统的鲁棒性,提高系统的抗扰动能力。     

永磁同步电机的内模直接转矩控制

传统的直接转矩控制(DTC)存在转矩脉动大,转速PI调节器的参数整定繁琐等缺点。结合电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)和内模控制的优点,将内模控制器引入永磁同步电机(PMSM)的SVPWM-DTC系统中。通过分析PMSM的数学模型来设计内模控制器,从而推导出参考电压矢量。实验结果表明,该控制策略实现了转速响应快且超调小,转矩脉动小,增强了控制系统的鲁棒性。     

基于扩展扰动观测器的PMSM终端滑模控制

针对传统滑模变结构控制下永磁同步电机(PMSM)驱动系统收敛速度慢和抖振现象,提出一种基于扩展滑模扰动观测器(ESMDO)的转速环改进非奇异快速终端滑模(INFTSM)控制方法。首先,设计了提高滑模趋近速度的新型趋近律,提出了INFTSM控制方法。同时利用ESMDO估计系统未知扰动并对控制器加以补偿。实验结果表明,电机启动时能够快速到达指定转速且无超调,在突加负载时也能够快速响应,恢复时间短。与PI控制、传统滑模控制(SMC)以及非奇异快速终端滑模(NFTSM)控制相比,该方法不仅削弱了抖振、提高了响应速度、减小了系统稳态误差,还具有稳态跟踪精度高的优点。     

基于负载转矩滑模观测的永磁同步电机滑模控制

为了减小负载转矩扰动对永磁同步电机(permanentmagnet synchronous motor,PMSM)控制系统的影响,提高系统抗扰能力,提出一种以转速和负载转矩为观测对象的扩展滑模观测器,以实际转速与观测转速之差构成滑模面,负载转矩观测结果由负载转矩实际值和经过滤波后的抖振信号组成,当滑模运动发生后转矩观测误差渐进收敛到零。设计了基于指数趋近律的PMSM滑模控制(sliding-modevariable structure control,SMC)系统,将观测的负载转矩进行前馈补偿,以克服负载时变对控制性能的影响。实验结果表明,该观测器可准确地观测负载转矩,采用的前馈补偿方案对系统负载扰动有较强的鲁棒性,并且SMC固有抖振现象得到了有效抑制。     

分数阶滑模趋近率在SMVS-DTC中的应用

为了减小基于滑模变结构的直接转矩控制技术中存在的转矩、磁链脉动,以及系统抖振等问题,提出一种改进型的分数阶滑模控制器。分析了分数阶指数函数曲线的特性,并在滑模切换面设计中引入了分数阶积分项来减小转矩、磁链脉动,同时采用分数阶微分方程和指数趋近率相结合的新型趋近率来提高收敛速度、减小暂态过程中的超调量。仿真结果显示,改进后的分数阶滑模控制器能明显减小系统抖动,更快地到达稳定状态,并且对干扰信号有较强的鲁棒性。     

基于负载观测器的永磁同步电机伺服系统积分终端滑模控制

为了优化永磁同步电机(PMSM)伺服系统控制性能,提出了基于负载观测器和积分终端滑模控制器的复合控制策略。首先,建立了考虑负载扰动的PMSM模型。然后,基于滑模面和趋近律设计了积分终端滑模控制器;为了抑制负载扰动,引入负载转矩观测器,并通过李雅普诺夫定理证明了系统具有稳定性并可在有限时间内收敛。最后,仿真结果表明该控制策略的位置跟踪精度更高,响应速度更快,抗负载能力更强。     

基于MARS的永磁同步电机无速度传感器滑模控制研究

在基于模型参考自适应(MARS)理论速度观测器基础上,运用滑模变结构控制理论设计了永磁同步电动机(PMSM)的控制系统.该方法由Popov的超稳定性和Lyapunov稳定性理论保证了系统稳定的鲁棒性,和优良的动、静态性能.使用滑模控制理论设计的系统,响应时间快,且可有效抑制负载变化带来的扰动.文章对所提出的控制策略进行...     

具有效率优化计算的异步电动机自抗扰与滑模直接转矩控制

为了克服异步电动机直接转矩控制中转矩和电流脉动大等缺点,设计改进的自抗扰速度控制器取代传统的比例积分(PI)控制器。根据异步电动机的数学模型以及滑模变结构控制理论设计了一种基于转矩误差和磁链平方误差的新型滑模控制器。考虑电机运行过程中负载转矩未知问题,设计了一种基于Super-twisting算法的负载转矩观测器。Super-twisting定子磁链观测器的应用提高了观测精确度。通过效率优化计算得出稳态时最优定子磁链,并将其引入调速系统。仿真试验结果表明,该控制策略有效地减小了转矩和电流脉动,并且对外部扰动具有较强抑制作用,同时能够降低电机运行损耗,具有良好的动态和稳态性能。     

基于随机进化灰狼优化算法的分数阶自抗扰起动控制

航空发动机在起动电机起动过程中负载特性会随着转速而变化,同时起动环境的差异以及起动电机自身参数的变化均给起动控制带来了难度。为了解决传统控制策略在处理不确定性问题时的不足,提出了一种基于随机进化灰狼优化算法的分数阶自抗扰控制器(REGWO-FO-ADRC)：利用自抗扰控制,增强起动过程中系统的抗扰动能力;结合分数阶控制,抑制由带宽上限引起的观测器估计误差,保证控制品质;设计基于随机进化的灰狼优化算法,对分数阶控制器的控制参数进行在线自整定;用可变的进化速率描述种群更新过程,增加过程中的随机性,提高全局搜索能力和收敛速度。仿真实验表明,设计的控制器能够有效抑制诸多不确定性对系统的影响,改善航空发动机的起动性能。     

基于预测模型双模糊分数阶PID的BLDCM调速系统优化控制

无刷直流电机（BLDCM）具有复杂的非线性系统,强耦合、变量多等特点,传统的PID控制无法获得满意的控制效果。为此,在模糊控制、分数阶微积分及模型预测相关理论的基础上,提出了预测模型双模糊分数阶PID控制器。分数阶控制为系统提供更多的控制余度,并采用一种间接算法（Oustaloup算法）完成整数阶PID控制的延伸和扩展,模糊控制实现分数阶PID控制参数的在线调整;建立预测模型,并引入模糊控制动态调整预测模型系数K值,实现更加精确的控制。针对模糊分数阶PID控制器中参数选择,又提出了一种改进的万有引力算法进行参数优化,增强控制器的自适应能力。仿真结果表明:基于改进万有引力算法的预测模型双模糊分数阶PID控制的BLDCM调速系统较传统的PID控制具有更快的响应速度、更小的超调量及抗负载扰动能力强等优良的动、静态性能指标。     

车用PMSM的双闭环分数阶PID控制策略研究

纯电动汽车永磁同步电机(PMSM)控制系统是一种非线性、强耦合的复杂系统,为提高永磁同步电机的整体控制性能以及鲁棒性,文中提出了一种双闭环分数阶PID控制策略,分别对电流内环和速度外环进行相应的分数阶控制.通过建立电机的电流环模型进而得到整体系统的分数阶模型,设计出电流环以及速度环的分数阶PID控制器,并利用粒子群优化...     

基于改进型滑模观测器的永磁同步电机分数阶微积分滑模控制

为了提高永磁同步电机调速系统的控制性能,结合滑模控制与分数阶微积分理论,设计了分数阶积分滑模转速控制器和改进型滑模观测器。针对转速控制器,采用基于反双曲正弦函数的新型趋近律削弱系统抖振,同时分数阶控制为系统提供了更多的控制余度,可以增强系统鲁棒性并进一步减小系统抖振。针对观测器,设计了采用新型趋近律fal函数的滑模观测器来获取反电动势估计值,利用分数阶锁相环技术提取反电动势中的转速和位置信息,有效提高了转子速度和位置的估计精度。通过仿真验证了所提出方法的可行性与有效性。     

基于新型积分自适应滑模控制策略的永磁同步电机控制

设计了一种永磁同步电机(PMSM)参数扰动和负载扰动的新型控制策略。通常PMSM控制是通过PI控制设计的,控制效果不佳,因此提出一种新型积分滑模控制(SMC)策略进行转速控制器设计。积分SMC具有较强的抗干扰性,不仅可以抑制控制系统的高频微分扰动,而且可以降低系统稳态误差,使控制更精确。设计趋近律函数对滑模控制器进行优化,使SMC参数自适应调节,提高系统响应速度。考虑到系统参数和负载扰动对控制性能的影响,将自抗扰环节引入SMC,提高了系统的抗扰性。最后通过仿真试验验证了控制系统良好的控制性能。     

基于干扰观测器的永磁同步电机反推控制

为了改善具有外源干扰的永磁同步电机(PMSM)调速控制系统的控制性能,提出一种基于干扰观测器(DOB)的反推控制调速策略。首先,针对来源于PMSM外部系统的动态干扰,利用系统状态变量构造干扰观测器,并将DOB的设计问题转化为系统误差的稳定性问题。进一步,利用Lyapunov稳定性理论,获得基于线性矩阵不等式的DOB的存在条件和设计方法。然后,在实时重构干扰的基础上,采用反推控制策略来设计系统控制器,使系统具有良好的速度跟踪、转矩响应及干扰抑制性能。最后,通过MATLAB仿真和实验验证系统设计的有效性和可行性。仿真表明,与传统的PID控制相比,当设定速度为500 r/min,电机起动直至达到稳定状态所需时间从0.025缩短为0.008 s,转速峰值从680降至520 r/min。通过基于DSP的实验测试表明,所提出的控制策略响应速度快、超调量小、稳态精度高,能够有效抑制负载干扰。     

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.