基于重置算法的感应电机转速自适应观测器

常规并联双模型转速自适应观测器在电机启动、加速或突加负载时存在观测转速滞后性大、精度低的问题, 使得感应电机无速度传感器控制系统的调速性能变差. 针对上述问题, 提出一种重置自适应转速观测器对转子磁链进行观测, 同时通过自适应机构得到电机转速, 并利用Lyapunov 稳定性定理证明了系统的稳定性. 仿真和实验结果表明, 所提出的重置自适应观测器的观测误差小、稳定性好, 改善了在电机启动、加速或突加负载时的转速观测性能.

     

基于自适应磁通观测器的内模解耦矢量控制系统

无速度传感器矢量控制系统中存在两个关键性的问题,即速度辨识的稳定性问题和控制器结构问题.本文提出一种新型的基于自适应磁通观测器的内模解耦矢量控制系统.首先,利用鲁棒控制理论和求解线性矩阵不等式选取观测器增益,保证了观测器的全局稳定性.然后通过内模控制实现动态解耦,克服了PI控制不能动态解耦和其他解耦方法中对参数敏感的问题.仿真结果表明:系统对参数变化具有较强的鲁棒性,取得较好的解耦效果和系统控制性能.     

变惯量负载的调速系统抗扰动速度控制器设计

针对使用永磁同步电机作为执行机构的高精度交流调速系统中存在负载惯量时变、转矩扰动和未建模动态的情况,利用带遗忘因子的递推最小二乘算法(FRLS)在线辨识系统时变参数,通过扩张状态观测器(ESO)观测参数辨识误差和未建模动态等非线性因素,设计一种集 PI 控制器、基于 FRLS 的补偿器、基于 ESO 的补偿器和鲁棒控制器的复合速度控制器,并分析了闭环调速系统的稳定性.仿真结果验证了该复合速度控制器的有效性.     

自适应模糊滑模软切换的PMSM无速度传感器鲁棒无源控制

针对永磁同步电机(PMSM)转速调节和估计问题,提出一种无速度传感器的PMSM调速系统.利用双曲正切函数代替符号函数,设计了自适应模糊滑模软切换控制器,实现了软切换连续控制,削弱了抖动现象.通过设计鲁棒无源控制器,得到了旋转坐标系下的u_d和u_q.建立了自适应滑模观测器,并给出了速度辨识律,观测器的增益通过求解线性矩阵不等式得到.仿真结果表明了该控制策略与观测器配合的有效性,且控制系统具有良好的动、稳态性能.     

基于模糊逻辑的定子电阻辨识及仿真分析

针对感应电机定子电阻在电机运转过程中会发生非线性动态变化,进而影响矢量控制系统的动态性能和稳定性问题,为改善无速度传感器控制系统的调速性能,分析了基于MRAS的转子磁链和速度估算原理,提出了一种以转子磁链和定子电流矢量作为输入,以定子电阻的变化量作为输出,基于模糊逻辑的感应电机定子电阻在线辨识的方法;在仿真环境下对增加定子电阻辨识后的转速波形进行了对比,对定子电阻突变到原来值两倍时的辨识效果进行了仿真,实验结果表明这种方案结构简单,可靠性高,计算复杂度低,对定子电阻的变化具有明显的辨识能力,能显著改善控制系统的调速性能.     

基于IMM的永磁电机无速度传感器技术

提出一种新颖的基于IMM算法的电机转速、转子位置观测器,用于永磁电机无速度传感器矢量控制系统的转速等参数辨识。以期削弱滑模观测器的抖动,提高模型参考自适应观测器的动态性能。该方法基于交互式多模型算法的核心思想,在永磁同步电机Id=0的双闭环电压矢量控制系统运行时缺少直接速度测量手段的情况下,用滑模观测器（SMO）和模型参考自适应观测器（MARS）对电机的即时转速、转子位置进行并行估测,计算出两组不同的SVPWM电压输入uα、uβ值,再赋予权值进行交互输出电压值。通过分析和仿真结果表明,所提出的永磁电机无速度传感器矢量控制系统的转速辨识方法具有较强的鲁棒性和令人满意的动静态性能。     

异步电机矢量控制系统性能优化及仿真分析

研究异步电机矢量控制系统的性能优化问题.异步电机具有多变量,非线性,强耦合特性.针对控制系统采用经典PID控制器时出现的速度响应慢,超调大,抗干扰性能差,提出了一种采用Anti-Windup控制和扰动观测器控制的复合控制方法,来抑制积分饱和现象,可保证系统出现饱和时,能尽快的退饱和,同时利用扰动观测器对系统的干扰进行估计和补偿.仿真结果表明,改进算法能很好地解决调速系统的超调问题,加快速度响应,同时增强了系统的抗干扰性能,可以使调速系统的性能得以优化.     

MC-DTC系统的无速度传感器控制算法研究

对于无速度传感器的研究主要针对电动机的矢量控制系统,而应用于直接转矩控制(DTC)系统很少.本文研究基于矩阵变换器(MC)直接转矩控制系统(MC-DTC)应用无速度传感器技术以及将三者融合的技术.讨论了无速度传感器的直接计算方法和模型自适应方法,重点讨论了速度自适应辨识方法与满足系统融合要求的控制策略.仿真实验表明,速度自适应辨识速度高于直接计算精度,动态响应好.同时能发挥MC和DTC的优势,成为一种高性能的交流调速系统.     

感应电机无速度传感器直接转矩控制系统

为了实现对感应电动机的高性能控制,针对传统的速度辨识器存在的不足,提出了一种无速度传感器直接转矩控制系统.在该系统中,根据感应电机的数学模型,经过一定的变换,利用电动机易于检测到的定子电压和电流,以及基于BP算法的神经网络设计了一种速度辨识器,从而实现了无速度传感器的闭环控制.对所设计系统进行了仿真,结果表明该调速系统具有良好的稳态性能和动态性能,该设计是合理、有效的.     

基于参数识别的PMSM无位置传感器矢量控制

永磁同步电机无传感器矢量控制系统中,需要实现对转子位置及转速的估计。由于电机运行过程中电机参数会发生变化,对电机矢量控制系统造成影响。为提高对转子位置及转速的检测精度,设计了一种改进型的滑模观测器。首先利用遗忘因子递推最小二乘法在线辨识电机参数,然后将电机参数在线辨识值反馈到滑模观测器中,以提高滑模观测器的性能。最后利用simulink进行仿真验证。结果表明,改进后的滑模观测器可以充分克服电机参数变化带来的不良影响,具有优越的性能。     

基于永磁同步电机的LPV转速观测器设计

针对提高永磁同步电机无位置传感器速度跟踪控制精度问题,提出了一种基于线性变参数(Linear Parameter Varying,LPV)转速观测器设计方法。该方法借助状态估计实现对旋转坐标系下定子电流、转子角转速等状态的重构。首先根据LPV电机模型,推导出观测器的LPV状态模型方程,然后根据Lyapunov稳定性理论,获得闭环系统的稳定性条件,再利用奇异值分解方法,将Lyapunov稳定性条件转化为线性矩阵不等式条件,通过求解不同凸胞形顶点处的观测器增益矩阵,最终合成反馈增益,实现对电机的高精度的速度跟踪控制。仿真结果表明,该观测器能够快速准确的跟踪上电机转速。     

基于滑模观测器的直线伺服系统反馈线性化速度跟踪控制

在许多高速、高精的直线伺服系统中,要求能实现对速度的快速精确跟踪,但其模型的非线性和变量间的耦合给控制带来难度.对高速、高精速度跟踪控制中,电流和速度的变化过程在时间尺度上相对接近,不能简单地采用磁场定向矢量控制方法实现静态解耦,否则电流和速度间的非线性耦合将破坏速度跟踪品质.采用状态反馈线性化方法来实现永磁直线同步电动机(PMLSM)模型的精确线性化和动态解耦.利用非线性坐标变换和非线性反馈将系统解耦成独立的线性电流子系统和速度子系统.通过扩展滑模观测器来实现对所需要的动子速度、加速度和负载扰动的鲁棒观测.并利用李雅普诺夫理论对由反馈线性化和滑模观测器构成的非线性闭环系统的稳定性进行了证明.仿真结果表明该方案使PMLSM伺服系统具有良好的鲁棒速度跟踪性能.     

带摆动机构的多线切割机的线性H∞张力控制

针对常规张力控制在带摆动机构的多线切割机系统中精度不高,非线性干扰不稳定的问题,本文分析了系统结构和控制难点,采用干扰观测的线性H∞张力控制建立子系统模型,充分考虑系统中具有子系统模型的动态干扰和未建模动态干扰以及参数和结构的不确定性引起的误差,并给出解决方案.研究了线性H∞控制系统的稳定性,并在系统稳定的条件下,利用Chelosky分解方法,得到动态方程的解,大幅提高系统响应速度.样机的实验结果表明该系统具有系统张力波动小,稳定性能好,断线率低的特点.     

基于LPV观测器的永磁同步电机反推控制

针对永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)无速度传感器转速跟踪控制精度问题,提出了一种基于线性变参数(Lineeo Parameteo Varying,LPV)转速观测器的永磁同步电机反推控制方法。该方法首先根据PMSM的LPV模型,推导出电机的凸胞形顶点方程;然后利用Lyapunov稳定性理论,获得了基于线性矩阵不等式(Lineeo Matrix Inequality,LMI)的观测器设计方法,构造了PMSM的LPV观测器,实现对电机转速及定子交轴电流的重构;最后运用反推控制策略,设计电机闭环系统控制器,实现对电机转速的高精度跟踪控制。仿真结果表明,该方法相较与传统PI矢量控制,跟踪精度高、响应快、抗负载扰动强,对实现PMSM的无速度传感器高精度转速跟踪控制具有重要意义。     

基于模糊扰动观测器的PMSM积分滑模控制研究

为了克服传统永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)的滑模控制增益大容易产生抖振的问题,提出基于模糊观测器的PMSM积分滑模控制策略。采用新型趋近律设计积分滑模控制器取代传统的滑模控制器,提高系统的动态响应性能。结合模糊控制与自适应控制的特点,设计模糊扰动观测器,能够迅速有效地观测系统内部参数变化和外部扰动,并对积分滑模速度控制器进行前馈补偿,削弱系统抖振的同时提高了系统的鲁棒性。通过李雅普诺夫理论证明了该控制系统的稳定性。仿真及实验结果验证了该方法具有较强的鲁棒性,可以实现良好的跟踪效果并且无抖动。     

异型曲面加工机器人自适应NDO控制

针对异型曲面打磨机器人中摩擦导致的加工精度降低的问题，提出了一种改进的非线性干扰观测器对其进行观测和补偿。建立了高精度工业机械臂的动力学模型，基于该模型设计非线性干扰观测器并应用李雅普诺夫函数稳定性理论给出了系统的稳定性分析。引入典型摩擦模型，利用观测器估计不可测的内部摩擦状态，并将估计值用于PD控制器中摩擦补偿部分。经过仿真以及实验验证，对比实验结果表明该观测器可以使系统的控制精度大幅提高，降低了仿真实验的跟踪误差，实验平台的控制精度提高了30%以上，能很好地补偿双关节机械手的摩擦力，更好地跟踪关节位置。     

改进滑模模型参考自适应的PMSM无传感控制

针对MRAS（模型参考自适应）观测器对PMSM（永磁同步电机）参数变化和外部干扰敏感的缺点,设计了一种用于PMSM无传感控制的软开关滑模模型参考自适应观测器。该观测器将滑模控制与MRAS相结合,并构造了边界层可变的正弦饱和函数,以抑制由于滑模控制引起的系统抖动,增强系统鲁棒性。同时引入sigmoid函数,以提高滑模软切换速度控制器的稳定性。实验仿真结果表明,软开关滑模模型参考自适应控制不仅可以实现边界层内的快速收敛、弱化抖动,而且跟踪能力强。     

基于参考模型的扰动观测器控制系统

为了补偿控制系统的未知动态和外部扰动,论文提出一种基于参考模型的扰动观测器控制系统.首先,分析了二阶理想参考模型控制系统的设计,并通过闭环传递函数证明了参考模型控制系统的稳定性.然后,设计了二阶系统扰动观测器和基于参考模型的扰动观测器控制律,分析了二阶闭环控制误差系统收敛性.并推广到n阶控制系统,证明了n阶闭环控制误差...     

基于自适应观测器的无速度传感器感应电机控制

针对采用极点配置的自适应速度观测器存在不稳定区域的问题,建立了全阶自适应状态观测器并给出了观测器的速度辨识律.应用Lyapunov稳定性理论,观测器的增益借助于MATLAB LMI工具箱求解两个双线性矩阵不等式得到.在MATLAB 6.5/SIMULINK环境下,建立了无速度传感器感应电机直接转矩控制的仿真实验平台,给出了无速度传感器直接转矩控制的仿真结果.仿真结果表明本文给出的自适应观测器在全速范围内具有很好的稳态性能,并具有很好的鲁棒性.同时,在以TMS320F240为核心的感应电机直接转矩控制系统上进行了速度辨识实验,实验结果验证了方案的有效性.