永磁同步电机的事件触发位置跟踪控制

针对永磁同步电机控制系统中存在的抗扰性能差和计算资源浪费问题,提出一种基于事件触发自抗扰的位置跟踪控制方法.该方法采用位置-电流双环结构,利用转子角位置信息设计位置环控制器,通过构建事件触发机制设计事件触发扩张状态观测器,估计外部扰动和内部不确定性.该观测器在保证扰动估计效果的同时,降低实时更新的计算负担.使用Lyapunov稳定性理论证明控制系统输入状态稳定,并证明系统不存在Zeno行为.仿真结果表明,改进的位置跟踪控制方法具有节约计算资源、无超调的特点,能提高负载转矩突变时的动态响应性能.     

永磁直线同步电机ADRC控制系统

纹波推力扰动、负载扰动、摩擦力扰动和其他不确定性扰动严重影响永磁直线同步电机(PMLSM)控制系统的性能,对控制系统的抗干扰能力提出了更高的要求。本文采用自抗扰控制(ADRC)方法,利用扩张状态观测器估计所有未知扰动作用量并给予实时动态补偿,从而抑制未知扰动实现"自抗扰"控制,同时估计出速度及其微分;跟踪微分器给出了一种计算微分的有效方法,并根据PMLSM的承受能力安排速度指令过渡过程;采用更合适的非线性PD误差反馈率计算控制量。利用基于Matlab/Simulink的xPC Target构建控制系统实验平台,实验结果表明,采用ADRC的PMLSM控制系统具有很强的抗扰性和静动态特性。     

自抗扰控制器在无刷直流电机控制系统中的应用

为提高控制系统的动态性能和鲁棒性,设计了无刷直流电机自抗扰控制方案.自抗扰控制器利用其内部的扩张状态观测器估计系统的内外扰动,据此将电机等效为由两个非线性系统构成的串联对象,然后设计两个一阶自抗扰控制器实现对电机的内、外环控制,内环控制电流,外环控制转速.实验结果表明,自抗扰控制器对电机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的适应性和鲁棒性.控制系统具有优良的动态性能.     

基于自抗扰控制的双环伺服系统

为提高永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)伺服系统的抗负载扰动和参数摄动能力,提出一种基于自抗扰控制的位置–电流双环控制策略。分析伺服系统的扰动机理,构建基于离散最速控制综合函数的跟踪微分器进行位移规划,通过引入三阶扩张状态观测器,得到位置和转速复合控制的非线性自抗扰控制器,优化了系统结构,降低了参数整定难度。为进一步提高系统刚度和对突变负载扰动的响应能力,设计电流环自抗扰控制器,引入二阶观测器估计扰动量并进行扰动补偿,给出电流环线性自抗扰控制器参数的确定方法。仿真和实验结果表明,该控制策略能够减小外部转矩干扰和电机参数摄动对系统性能的影响,验证了基于自抗扰控制的双环控制方法的有效性。     

自抗扰控制在PMSM伺服控制系统中的应用

永磁同步电机伺服控制系统的非线性和不确定性的特点,给高性能位置伺服控制的实现带来了困难。为了克服电机及负载在内的广义被控对象不确定性因素和非线性因素对系统性能造成的影响,本文采用自抗扰控制器设计了伺服控制系统的速度环和位置环。自抗扰控制将系统所有扰动量,包括负载扰动、控制跟踪误差、模型误差等等,作为系统的一个状态变量,利用扩张状态观测器对扰动进行在线估计,并根据估计结果对扰动进行前馈补偿控制,从而抑制扰动对整个伺服控制系统的影响。     

基于模型补偿的逆变器交流电压自抗扰控制

三相逆变器系统是一个非线性、强耦合、负载扰动剧烈的系统,传统基于PI调节器的双环控制效果不尽人意。自抗扰控制(ADRC)将上述影响系统控制的不利因素视为总扰动,予以估计和动态补偿,然后施以合适误差反馈律,以获取理想的控制性能。针对三相逆变器交流电压控制问题,考虑到工程实用性,以交流电压及其一阶导数为状态变量设计二阶线性自抗扰控制器,并结合被控对象LC滤波器电感电流可测的特点,引入模型补偿项,以降低扩张状态观测器扰动观测压力,进一步提高自抗扰控制系统的跟踪精度。对传统自抗扰控制、模型补偿自抗扰控制和电压电流双环PI控制进行了对比实验,结果证明了所提策略在跟踪性能及抗扰性能方面的优势。     

低速大转矩永磁同步电机矢量控制研究

低速大转矩永磁同步电机调速系统在负载频变时存在动态响应慢的问题,本文分析了永磁同步电机数学模型、无传感器控制和自抗扰控制原理后,提出了一种基于滑模观测的自抗扰控制方法,并将其应用于矢量控制中,以提高永磁同步电机的运行性能。与传统滑模观测器相比,该方法的观测器是采用饱和函数sat作为开关函数,并引入锁相环得到转子位置估计值的方法,来减小估计误差。此外,再对滑模观测器的输出值进行动态跟踪与实时补偿来设计出适用于永磁电机的自我补偿型自抗扰控制器,并将该方法应用到永磁同步电机矢量控制系统中。仿真结果表明：采用自抗扰控制器的矢量控制系统具有更好的抗扰动能力和跟踪精度,电机满载启动时无超调,负载转矩突然变化时,系统能快速响应。     

基于ESO的轧机主传动非线性延时系统动态滑模控制

为了解决黏滑摩擦阻力及延时环节对轧机主传动机电系统的影响,针对一质量轧机主传动非线性模型,提出了基于扩张状态观测器(ESO)的改进动态滑模控制技术。引入了扩张状态观测器对系统状态变量和扰动进行估计,将综合扰动项的估计值作为动态滑模控制律中的前馈补偿,避免了对不确定扰动项及其微分的有界函数的设计,降低了动态滑模控制的设计难度。利用Lyapunov稳定性判据证明了该控制系统的稳定性。仿真结果表明,改进的动态滑模方法比自抗扰控制方法具有更好的跟踪性能和鲁棒性。     

基于LADRC控制的永磁同步电机无位置传感器研究

在永磁同步电机(PMSM)控制系统中，传统PI控制器因结构简单、易于实现而得到广泛应用，但在系统快速性与超调之间存在矛盾。为了解决以上问题，提出一种以线性自抗扰控制(LADRC)为核心的PMSM无位置传感器控制方法。首先，针对线性扩张状态观测器(LESO)对系统扰动估计负担过大导致系统控制性能降低的问题，通过设计降阶观测器对系统的负载扰动进行观测，并将获取的扰动补偿到控制器以减少LESO对系统扰动的估计负担，提高LESO对扰动的估计精确度、增强系统控制性能；其次，为了实现无位置传感器控制，将电机方程中的反电动势纳入未知扰动并利用LESO对其进行估计；最后，从估计的反电动势中提取转速和转子位置信息。通过仿真和实验表明，采用LADRC所控制的PMSM系统具有更高控制精确度和更强的抗扰性能，而且利用LESO所估计的转速精确度高、鲁棒性强。     

永磁同步电机的自抗扰滑模复合控制器设计

为了提高永磁同步电机控制系统的稳定性,针对滑模控制存在的抖振现象以及系统运行时易受参数变化的扰动问题,提出了一种基于自抗扰的滑模电流复合控制方案.首先,建立考虑扰动的永磁同步电机动力学模型.其次,基于自抗扰控制架构,设计扩张状态观测器和改进滑模控制律,以降低模型依赖程度,提高永磁同步电机驱动系统的响应速度和抗扰性能.由仿真对比分析,所设计的自抗扰滑模复合控制器改善了稳态和瞬态电流跟踪性能,增强了对内部干扰的鲁棒性.