基于负载转矩观测器的直驱式永磁同步电机新型速度控制器设计

为减小采用传统PI速度控制器控制时直驱式永磁同步电机转速的超调量,提出了一种新型速度控制器。同时,针对负载转矩和电机参数变化等扰动因素对系统控制性能的影响,设计了负载转矩观测器,并将观测的转矩值转换为负载电流引入到电流调节器的输入端,对新型速度控制器的输出进行补偿。仿真与实验结果表明,所提出的新型速度控制器可有效减小转速的超调量,提高转速的跟踪性能和系统的抗负载扰动能力;设计的负载转矩观测器能够对负载转矩进行准确的观测;采用的负载转矩前馈补偿控制方法进一步提高了系统的抗负载扰动能力,验证了该文所提基于负载转矩观测器的新型速度控制器的正确性和有效性。     

基于负载转矩观测的矿用牵引电机积分滑模控制

为了改善电机车牵引电机速度控制性能,提高系统抗扰性能和对参数变化的鲁棒性,提出了在控制系统的速度控制器中用积分滑模代替传统PI控制。设计了负载转矩观测器对负载转矩实时观测,将观测值加入到控制中,提高了在负载突变时的速度控制能力。仿真表明,负载转矩观测器能快速、准确地观测负载转矩,带负载观测的滑模转速控制对负载扰动和转子电阻有较强的鲁棒性,有效地抑制了滑模控制的固有抖振。     

基于龙伯格观测器的BLDC滑模控制系统仿真研究

针对无刷直流电机（BLDC）负载频繁改变导致电机调速性能差的问题,提出了一种基于负载转矩观测器的速度滑模控制方法。速度环采用滑模变结构控制方法,基于改进指数趋近律设计了速度滑模控制器;同时为了减小负载转矩扰动对电机运行状态的影响,基于龙伯格观测器设计了负载转矩观测器,通过观测器来估计实际的负载转矩并将观测器的输出前馈给速度滑模控制器来抵消负载转矩扰动的影响。为了验证提出方案的有效性,在MATLAB/Simulink仿真环境上搭建了仿真模型并进行了仿真分析,仿真结果表明基于负载转矩观测器和速度滑模控制器的无刷直流电机系统有着优异的性能,与传统PI控制相比,抗扰能力强、恢复时间短、转速响应快,证明了提出方案的有效性。     

基于铜耗最小原则的混合磁路电机哈密顿速度控制

针对电机传统控制策略依赖模型精确性、对参数变化敏感等问题,从能量的观点出发,利用哈密顿能量系统理论来设计混合磁路电机的速度控制器。根据铜耗最小原则下的最优电流控制原理确定了系统期望的平衡点;利用互联和阻尼配置的方法,设计了系统在负载转矩已知时的速度控制器;并利用负载转矩估计器在线观测负载转矩,由此设计了系统在负载转矩未知时的速度控制器;同时给出了平衡点的稳定性分析。仿真结果验证了该控制策略具有较好的控制效果,对系统参数变化具有较好的鲁棒性。     

带负载转矩补偿的 PMSM 交流伺服系统自适应控制

设计了一个基于ＤＳＰ和ＰＭＳＭ自适应速度控制器，使用了模型参考自适应方法，具有计算量小的特点，能实时辨识系统参数，采用自适应负载转矩观测器补偿负载转矩扰动，实验表明本控制器在系统参数变化和负载转矩扰动的情况下具有良好的自适应能力。     

基于电磁转矩反馈补偿的永磁同步电机新型IP速度控制器

为减小永磁同步电机传统PI速度控制器的速度超调,提高转速环的抗负载转矩扰动能力,提出一种基于电磁转矩反馈补偿的永磁同步电机新型IP速度控制器。采用IP速度控制器,减小了速度超调;将电磁转矩引入到电流调节器的输入端,作为IP速度控制器反馈补偿的控制输入,提高了转速环的抗负载转矩扰动能力。仿真和实验验证了该新型永磁同步电机速度控制器可以有效减小速度超调,提高转速环的抗负载转矩扰动能力,获得很好的速度控制性能。     

感应电动机传动系统的损耗最小控制

本文提出了一种实用方法，它使逆变器供电的感应电动机传动系统在任一特定的转矩－速度负载点运行时，都在最大效率点，介绍了用于改造商品化的六脉波逆变器，使感应电动机运行损耗最小的微机自适应控制器的设计及经济运行，以图示形式说明实验结果。并给出了10hp标准效率感应电动机采用最小损耗控制与恒V／f控制时传动系统的效率比较，对于非线性转矩－速度特性负载的场合（例如风机和泵负载＿，有最大的节能潜力。     

基于负载观测器的永磁同步电机反步法控制

针对永磁同步电动机具有不确定负载的情况，利用反步法设计转速跟踪控制器，来实现转子转速跟踪期望值；并利用负载转矩观测器来实时估计负载转矩，及时调整控制量。理论分析和Matlab仿真结果验证了反步法设计和负载转矩观测器相结合的有效性。     

基于实时负载转矩反馈补偿的永磁同步电机变增益PI控制

为了减小负载转矩扰动对永磁同步电机转速的影响,对负载转矩扰动下永磁同步电机(PMSM)伺服系统数学模型的频域特性进行了研究,总结出负载转矩扰动和速度PI控制器参数之间的关系,提出了基于负载转矩反馈补偿的永磁同步电机变增益PI控制方案。变增益PI(VGPI)控制器根据转速信号中特定频率分量的变化,进行控制器增益的实时调节;同时采用FPGA器件设计并实现了基于Kalman滤波器的负载转矩观测器,能够对负载转矩扰动进行实时观测和补偿,提高了永磁同步电机伺服系统对负载转矩扰动的抑制能力。实验结果验证了控制策略的有效性。     

电动汽车调速系统加速度变结构鲁棒控制

针对电动汽车调速系统负载转矩的未知时变特性,设计了一种扰动观测器对负载转矩扰动进行观测及补偿。在此基础上,设计了滑模变结构控制器对预定的速度及加速度曲线进行跟踪控制,并利用其对扰动不敏感特性来抑制各种干扰的影响,以提高系统的鲁棒性和控制性能。仿真试验表明,所设计的控制器具有较高的速度、加速度跟踪精度和较好的动态性能,且对负载变化、参数摄动等内外扰动的鲁棒性较好,满足电动汽车调速系统的控制要求。     

基于磁链与负载观测器的异步电机反步滑模控制

针对参数摄动及负载转矩未知且变化会影响异步电机速度控制的问题,设计了一种改进型指数趋近律的滑模转子磁链观测器,用于估算电机转子磁通值,同时将磁通观测值用于负载转矩的估计。引入磁链误差、转速误差,通过反步滑模控制算法,将转子磁通与负载转矩的观测值用于异步电机控制。在转子电阻摄动与负载转矩未知且变化的情况下,将该控制策略与自适应反步控制方法进行实验结果对比。实验结果表明,该控制策略的响应速度快且跟踪精度高,提高了异步电机速度控制系统的抗干扰性能。最后,提出一种转速软给定方法,实验表明该方法能有效抑制转速变化时刻定子电流与电磁转矩的急剧增加,进一步改善了电机系统的性能。     

基于负载转矩观测的永磁同步电机抑制转速脉动控制方法

在电机调速系统中,需要抑制由负载转矩的周期性波动引起的转速脉动,单纯依靠转速调节器难以获得理想的转速脉动抑制效果。对于无法安装位置传感器的永磁同步电动机,只能通过软件观测转子的转速和位置,更加大了抑制转速脉动的控制难度。本文采用一种基于假设旋转坐标系的无位置传感器观测方法,对转子位置和转速进行观测,并通过转速信息进一步观测负载转矩中的周期性脉动分量。在此基础上,提出一种负载转矩电流前馈补偿方法,依据观测得到的负载转矩波动幅值对电动机转矩电流的给定值进行相应的前馈补偿,从而抑制转速脉动,明显提高了转速调节器的控制性能。通过带模拟空调压缩机负载实验,验证了所提方法的有效性。     

基于负载观测器的永磁同步电机反步法控制

针对永磁同步电动机具有不确定负载的情况,利用反步法设计转速跟踪控制器,来实现转子转速跟踪期望值;并利用负载转矩观测器来实时估计负载转矩,及时调整控制量。理论分析和Matlab仿真结果验证了反步法设计和负载转矩观测器相结合的有效性。     

Robust Sliding Mode Speed Controller-based Model Reference Adaptive System (MRAS) and Load Torque Estimator for Interior Permanent Magnet Synchronous Motor (IPMSM) Drives

This paper presents a robust sliding mode control (SMC)-based model reference adaptive system (MRAS) aimed at improving the dynamic performance of interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) drives. MRAS following a speed controller for IPMSM drives is developed. The error signal between the plant speed and MRAS speed is augmented to permit the prescribed specifications be maintained using SMC. The load disturbance is detected using a load torque estimator and is compensated through the q-axis current reference value. The load torque estimator is used to provide a feedforward value in the speed controller in order to decouple the load torque from the speed control. This method can improve IPMSM dynamic performance against the disturbance torque without increasing SMC gain due to both chattering and stability limitations. The complete field-oriented control of an IPMSM drive with the proposed controller is successfully implemented in real time using the DSP-DS1102 control board for a laboratory 1-hp motor. A performance comparison of the proposed controller with the conventional PI controller is also provided. The efficacy of the proposed controller is verified by simulation and experimentation under different operating conditions. It is found that the proposed controller provides an excellent speed response under load torque disturbance and parameter uncertainty.     

一种减小变频空调压缩机低速范围内转速脉动的方法

近年来,永磁同步电机因其固有优点在空调压缩机中得到了广泛的应用。但常用的永磁同步电机?单转子式压缩机系统,由于工作条件的限制,无法安装位置编码器,受位置估算精度的制约,一般采用方波驱动,必然导致电机本身输出转矩脉动偏大。同时,在每个机械周期内,压缩机负载脉动非常剧烈,也造成整个系统低速运行时转速脉动大,噪声高,效率降低。本文将模型参考自适应方法推广到凸极永磁同步电机中,对电机转速和转子位置进行准确估算,实现了正弦波矢量控制。针对空调压缩机脉动负载,定义了机械周期内电磁转矩对位置积分的能量函数,有效地估算出当前负载状况,并通过查表法获得估算的负载转矩。然后根据估算的转子位置对负载脉动转矩进行转矩电流前馈补偿,显著降低了压缩机低频噪声和振动。仿真和实验结果验证了本文所提方法的有效性和实用性。     

永磁同步电机全速范围无速度传感器控制

针对永磁同步电机在无速度传感器控制时,从低速开环运行切换到高速闭环运行过程中存在转矩脉动大的问题,提出一种新的矢量控制切换技术。依据永磁电机转矩自平衡原理,采用自适应PI控制电机给定转矩电流分量。当I/F流频法控制下给定转矩电流接近负载电流时,将系统从I/F开环运行切换到速度电流双闭环模式。提出的新方案能够使矢量控制切换过程的速度和转矩平滑过渡,可适用于不同类型的永磁电机和负载工况。实验证明:该控制方案具有结构简单,易于实现,同时具有较强的通用性和鲁棒性。     

永磁同步电机自适应滑模负载观测器研究

为提高同步电机驱动系统抗外部负载突变干扰的能力,基于Popov超稳定理论和滑模变结构控制理论提出一种负载转矩观测器,应用于永磁同步电机转速电流双闭环调速系统中,为转速控制器提供实时的转矩信息.其中选取永磁同步电机自身作为参考模型,选取永磁同步电机转速模型作为可调模型,利用负载转矩的估计误差构造基于积分分离理论的滑模面.系统仿真实验表明:减弱了转矩观测值的抖振;能快速准确检测出负载转矩的初始值和工作过程中常见的突变、冲击、波动这三种类型的转矩变化;通过引入转矩观测器,增强了系统的抗干扰能力.     

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。