感应电机的神经网络自适应L2鲁棒控制

针对感应电机控制中存在的参数不确定性,基于反步法(backstepping)设计了感应电机的神经网络自适应L2鲁棒控制器,提出了控制器和一个转子磁链观测器联用,考虑了磁链估计误差.控制器用径向基函数神经网络(RBFNN)补偿定、转子电阻,及负载转矩和磁链估计误差的不确定性.根据HJI(hamilton-jaccobi-issacs)不等式证明了该控制系统的鲁棒性和稳定性,避免了直接解HJI不等式.仿真结果表明,提出的控制方法对于所考虑的不确定性是鲁棒的,对转速和转子磁链参考信号跟踪精确度高,不必假设所有的状态变量可测量,适用于高性能的感应电机控制系统.     

基于自适应转子电阻估计器的感应电机逆解耦控制

提出了一种具有自适应转子电阻估计器的感应电机的逆解耦控制方法.首先通过非线性状态反馈获得感应电机的逆系统,将感应电机这个多变量、非线性、强耦合的对象动态解耦成转速与转子磁链两个二阶子系统;然后,采用模型参考自适应系统（MRAS）理论来设计转子电阻估计器,在线估计时变的转子电阻,从而保证在整个电机运行区域内,转速与磁链之间的输入输出解耦关系不变;最后,分别设计线性控制器对转速与磁链子系统进行闭环控制.仿真结果表明,提出的控制方案具有优良的动态和静态性能,且对电机参数变化具有强鲁棒性.     

感应电机模型参考模糊自适应矢量控制系统研究

针对基于转子磁链模型参考自适应法的感应电机矢量控制系统性能受转子参数影响较大的问题,分析磁链观测器对转子参数的敏感性,提出了一种基于转子参数辨识和模糊控制的感应电机无速度传感器控制方法。该方法通过基于定子电流模型的模型参考模糊自适应系统来估计电机转速和转子参数,其中转速自适应率采用参数自调整模糊控制方法进行设计,并在线辨识转子参数,以提高转速和磁链的观测精度、减小参数摄动影响。仿真结果表明该系统具有较强的鲁棒性和自适应性。     

考虑效率优化时的车用感应电机转矩控制研究

针对传统磁场定向控制(FOC)对电机模型参数变化敏感、调节控制参数多的问题,基于PI调节器本文提出一种新型FOC控制器以改善电动汽车用感应电机转矩跟踪控制性能。用对同步角频率(ωe)的PI控制代替传统的定子电流q轴分量(iqs)的控制,不仅调控参数少、而且转子磁链幅值和定向控制精度高,对模型不确定性具有较好鲁棒性。基于电机与变频器损耗逼近函数对转子磁链进行优化,避免了恒定磁链控制下大马拉小车现象。该效率优化算法收敛速度快,不需要预知电机模型参数。最后,针对2.2 k W感应电机,在TMS320F2812DSP为控制核心的实验装置上进行实验研究,验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于ESO的感应电机磁链观测与转子时间常数辨识

为进一步提高感应电机矢量控制系统磁场定向和速度跟踪的精度,需要准确的转子时间常数在线辨识。本文在传统模型参考自适应的基础上进行优化,用扩展状态观测器(ESO)作为参考模型替代电压型磁链观测器,解决了电压型磁链观测器的积分饱和及直流偏置问题,并将带有转子时间常数变量的电流模型作为可调模型,用Popov超稳定理论选取合适的自适应律对转子时间常数进行估算。仿真和实验结果表明,基于ESO的感应电机磁链观测与转子时间常数辨识方法可行,转子时间常数辨识准确,且对电机负载扰动鲁棒性强,电机转速跟踪精度高。     

感应电机效率优化的自适应反步控制研究

针对感应电机的效率优化问题,推导出最优转子磁链表达式,在电机参数变化和负载扰动情况下,提出一种基于自适应反步法的感应电机效率优化控制方案,保证感应电机驱动系统的控制性能,提高系统的稳态运行效率.在转子磁链和电机转速不可测时,能够实现跟踪误差在原点全局稳定.采用跟踪微分器(TD)得到给定转子磁链和转速的微分.仿真和实验结果表明,在保证驱动系统本身控制性能的前提下,该方法实现了系统稳态运行高效率,与传统的PI调节器矢量控制方式相比,提高了轻载时系统的动态响应速度,具有实用价值.     

无速度传感器的感应电机神经网络鲁棒自适应控制

针对感应电机定子电阻和负载转矩参数的不确定性,提出了无速度传感器的感应电机神经网络鲁棒自适应控制方案。用反步法设计了一种可以将各状态变量跟踪误差和神经网络各权值限制在规定范围内的神经网络鲁棒自适应控制器,提出了相应的算法,用Lyapunov定理对其稳定性进行了证明。提出了一种可以估算转子磁链和转速的观测器及相应的算法。仿真研究表明,所提出的感应电机无速度传感器控制方案对电机定子电阻、负载转矩的鲁棒性强,动态性能好,速度估算较精确。     

感应电机高性能鲁棒速度跟踪控制器设计

针对系统模型不确定性和干扰对矢量控制性能的影响,利用Q-参数化理论设计控制器,设计了一种简单有效的感应电机速度控制策略。该速度控制器由鲁棒转子磁链估计器(RRFE)以及参考模型跟踪控制器(RMTC)两个部分构成。RRFE主要用于转子磁链估计,以确保转子磁链获得快速准确的定向,而RMTC则在电机参数发生变化和出现干扰的情况下,获得磁链和转速的渐进跟踪性能。仿真试验结果表明,干扰得到有效抑制,系统具有较好调速性能。     

基于二阶滑模观测器的感应电机转子磁链观测

实现矢量控制的基础是准确获得转速和转子磁链信息,本文提出了一种基于二阶滑模观测器的转子磁链观测方法。将构造的滑模观测器作为模型参考自适应系统(MRAS)的参考模型,将磁链的电流模型改造为该中间变量的可调模型,且其可调量为转速变量,进而构造出MRAS,实现对转速的观测。在此基础上,完成转子磁链的计算,并得到转子磁链角度,实现基于直接磁场定向的感应电机矢量控制。中间量的构造有效避免了传统MRAS中的纯积分问题,便于算法的实施;二阶滑模观测器有效地削弱了一阶滑模观测器存在的抖振扰动,并且参数具有较强的鲁棒性。仿真结果表明该转子磁链观测器具有较高的观测精度,且对外部扰动和转子电阻变化具有较强的鲁棒性,提高了系统的动稳态性能。     

交流电机输入输出自适应解耦控制

输入输出线性化理论应用于感应电动机的控制 ,可得到转子转速与转子磁链两个解耦的线性子系统。考虑到转子电阻的变化和负载转矩的扰动 ,采用自适应的辨识方法使系统输出不受影响。仿真结果表明该控制具有较好的静态与动态性能 ,并呈现出较好的鲁棒性。     

基于自适应内模控制的异步电机电流调节

提 出了异步电机矢量控制中定子电流的自适应内模控制（ＩＭＣ）及调节器的设计方法。首先,根据ＩＭＣ原理设计异步电机电流调节器,用矩阵奇异值分析了ＩＭＣ电流调节器的鲁棒性,然后用最小二乘法对模型参数进行辨识。最后将其应用于异步电机转子磁场定向的矢量控制中。通过对电流调节器传递矩阵函数的仿真及用ＤＳＰ实现的异步电机矢量控制运行实验,验证了自适应ＩＭＣ电流调节器的良好性能。     

Adaptive non-linear speed control of induction motors

In this paper we present two adaptive non-linear speed control algorithms for induction motors. They employ input-output linearization techniques for the motor model in the stator fixed reference frame. The first control algorithm directly tracks speed and rotor flux. The second is designed using torque and rotor flux tracking and is extended for speed control. A key point is that this algorithm ensures exact current limitation in the known parameter case. The adaptation based on Lyapunov design can cope with rotor and stator resistance variations. Significant simulations using sampled controllers are presented emphasizing adaptation and current limitation effects.     

变频调速非线性L_2增益控制

针对感应电机中变量的非线性耦合、模型参数不确定性和外界干扰等问题,将电机转子电阻与负载转矩作为系统变参数,基于系统鲁棒耗散的特点,提出了一种满足Hamilton-Jacobi-Issacs不等式的非线性自适应的鲁棒L2增益算法的感应电机交流调速控制策略.在线自动调整变参数方法,可以保证系统对转子磁链、转速及负载转矩的渐进跟踪性能,且控制算法简单易于理解.理论分析和仿真结果表明,设计所获得的系统具有良好的鲁棒性能和快速响应能力.     

A speed-sensorless vector control method of parallel-connected dual induction motor fed by a single inverter

The purpose of this paper is to present the speed-sensorless vector control method of the torque production from each rotor of two induction motors with parallel-connected stator windings fed by a single inverter. In this paper, an adaptive rotor flux observer is applied to the method in order to eliminate a flux sensor, and an adaptive scheme for rotor speed is added to the adaptive rotor flux observer in order to eliminate a speed sensor. The experimental results show that the proposed method is useful under the condition that the ratings of each induction motor are different.     

Variable-structure torque control of induction motors using space vector modulation

Compared with field orient control (FOC), direct torque control (DTC) is known to provide fast and robust response for induction motors. However, while offering high dynamic performance, classical DTC produces notable torque, flux, and current ripples, and operates with a variable inverter switching frequency. In this paper, a novel torque control scheme for induction motors is proposed. The stator flux and the electrical torque are directly controlled by variable-structure controllers, and stator voltage vectors calculated by the variable-structure controllers are applied to the motor by means of space vector modulation. The proposed scheme therefore provides smooth, fast and robust regulations of the electrical torque and the stator flux. Moreover, the implementation of the scheme is simple. Theoretical analysis shows the asymptotical convergence of electrical torque and stator flux tracking. Simulation and experimental results are provided to evaluate the performance of the proposed scheme.     

感应电动机定子磁链与转矩解耦自适应控制

基于非线性状态变换和状态反馈，提出了感应电动机定子磁链和转矩的精确解耦控制策略。并针对电动机运行过程中定子和转子电阻值随温度升高而发生变化，提出了自适应解耦控制律，确保了电阻估计误差的收敛以及定子磁链和转矩对各自参考值的渐近跟踪。通过理论分析证明了自适应反馈控制的收敛性和整个闭环系统的稳定性，最后数字仿真验证了系统的控制性能。     

Control of induction motors: an adaptive passivity MIMO perspective

The design of two multiple‐input multiple‐output (MIMO) controllers for induction motors, based on adaptive passivity, is presented in this paper. The controller design method is based on concepts of equivalence passivity via adaptive feedback, previously developed by the authors. Robustness under variations of the motor‐load parameters is guaranteed and the knowledge of such a parameters is not needed in the design. Simple proportional controllers for the torque, rotor flux and stator current control loops are used, due to the control simplification introduced by the use of feedback passive equivalence. A principle called ‘Torque‐Flux Control Principle’ is used in this article introducing a considerable simplification in the resultant controller. Because of the employment of this principle, the control efforts are diminished and rotor flux estimation (or measurement) is avoided. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.