永磁同步电机传动系统能量成形控制仿真研究

针对功率变换器和永磁同步电机（PMSM）构成的传动系统,基于能量成形和端口受控哈密顿（PCH）系统理论,研究其速度控制问题。建立了PMSM的PCH非线性数学模型,在负载转矩恒定已知和恒定未知情况下,设计了系统的速度控制器。根据最大转矩／电流（MTPA）控制原理确定了系统的期望平衡点,分析了平衡点的稳定性。利用PWM信号变换方法控制功率变换器各开关器件的导通占空比,实现隐极PMSM的速度调节。利用Matlab／Simulink仿真,结果表明,系统具有很好的负载扰动抑制能力和转速跟踪性能。     

基于PCH控制的永磁同步电动机自适应L2扰动抑制

针对隐极永磁同步电动机（permanent magnet synchronous motors,PMSM）速度控制易受定子电阻、定子电感、负载转矩变化的影响,采用端口受控哈密顿（port—con—trolled hamiltonian,PCH）控制与自适应L2扰动抑制相结合的方法设计了PMSM的速度控制器。应用L2增益控制原理对负载扰动进行有效地抑制,在L2增益控制的基础上,引入自适应方法,减小PMSM定子电阻和电感变化的影响。文中建立了基于状态误差PCH控制的PMSM自适应L2扰动抑制仿真模型。仿真结果表明,用L2扰动抑制可以对负载扰动进行有效抑制,更好的减小误差,获得的效果更佳。     

基于无速度传感器方法的异步电动机PCH控制

利用端口受控哈密顿（PCH）系统方法,采用基于异步电动机转矩误差信号的转速估计原理,提出了一种异步电动机无速度传感器PCH控制方法,利用电机给定电磁转矩和实际电磁转矩的误差信号实现对电动机转速信号的估计。在转速估计中,采用了PI控制,使得控制系统更为简单。最后,利用MATLAB建立仿真模型,通过仿真实验验证了该控制系统具有较好的静态和动态性能。     

永磁同步电机的哈密顿系统建模与控制

针对永磁同步电机（PMSM）负载转矩已知、未知和定子电阻不确定情况,采用一种新的能量成形和端口受控哈密顿（PCH）系统方法,研究了PMSM的建模与速度控制问题,并建立了PMSM的PCH模型,给出了闭环系统期望的哈密顿函数,设计了系统的控制器和负载转矩观测器,分析了系统平衡点的稳定性。仿真结果表明,所提出的方案对负载扰动和定子电阻变化具有很强的鲁棒性。     

凸极式永磁同步电机的状态误差PCH控制

针对凸极式永磁同步电机的最大输出功率和负载扰动抑制问题,本文提出了基于状态误差的端口受控哈密顿与L2增益的凸极式永磁同步电机最大输出功率控制方法。首先建立凸极式永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的PCH模型,根据最大输出功率原理给出了确定系统平衡点的方法,基于状态误差PCH方法的反馈镇定原理求出转速控制器,最后利用L2增益控制原理给出了负载扰动抑制控制算法。仿真结果表明,基于最大输出功率原理的状态误差PCH方法有效地实现了凸极式PMSM速度控制,并且L2增益控制对未知负载扰动具有较好抑制能力。该方法为凸极式PMSM的速度控制提供了新的方法,具有一定实用价值。     

两罐液位系统的哈密顿建模与无源性控制

基于端口受控哈密顿（PCH）系统原理,研究了一种两罐液位系统的PCH建模与控制方法。根据流体力学原理及伯努利方程,建立了两罐液位系统的PCH模型;通过互联与阻尼配置,设计了两罐液位系统控制器,确定了期望的平衡点,并应用无源性理论分析了平衡点的稳定性。为了消除稳态误差,引入了积分控制作用。仿真和实验验证表明,所提出的控制方法具有很好的动态和稳态性能。     

基于状态误差PCH和L_2增益的永磁同步电机位置控制

针对隐极永磁同步电动机状态误差PCH控制系统因存在负载转矩扰动而产生位置稳态误差的问题,提出了一种基于状态误差PCH和L2增益相结合的控制方法。建立了基于dq坐标系的永磁同步电机的PCH系统数学模型,同时采用基于状态误差PCH和L2增益理论,并根据最大转矩/电流(MTPA)原理确定了在负载转矩恒定已知时系统的平衡点。利用状态误差PCH系统理论求出系统的控制器,在系统存在负载转矩扰动时,采用状态误差PCH系统理论和L2增益抑制扰动原理求出控制器。通过Matlab/Simulink进行仿真实验。仿真结果表明,在系统含有L2增益时,能够快速到达给定位置,并能够有效抑制负载转矩扰动,减小稳态误差,而且L2增益和状态误差PCH相结合能够抑制负载转矩扰动,使该控制器具有一定的实用价值。     

基于RBF网络补偿的近空间用BLDCM自适应模糊控制

近空间用无刷直流电机(BLDCM)受环境参数影响出现不确定性参数摄动和负载扰动,系统的控制性能降低。为消除不确定性因素的影响,提出了一种基于RBF网络补偿的自适应模糊控制算法。该控制算法是在自适应模糊控制的基础上,引入RBF网络补偿控制器,对参数摄动和负载转矩突变引起的转速误差进行在线辨识和动态补偿,以达到快速鲁棒自适应控制目的。对比具有RBF网络补偿的自适应模糊控制和自适应模糊控制的模拟仿真实验结果表明:在转速变化、负载转矩突变和转动惯量改变条件下,有RBF网络补偿控制的响应时间缩短了10 ms以上,响应过程中,电磁转矩的瞬时峰值减少了20%左右,对近空间BLDCM系统的不确定性鲁棒性强。     

双馈感应电动机的状态误差端口哈密顿建模和控制

针对负载转矩已知和未知情况,本文采用端口受控哈密顿(port-controlled Hamiltonian,PCH)方法,分别研究了双馈感应电机(doubly-fed induction machine,DFIM)哈密顿建模与控制问题,建立了双馈感应电机的PCH模型,给出了期望的闭环系统PCH结构,选取了期望的闭环哈密顿函数,采用能量成形、阻尼注入和互联配置的方法设计出系统控制器,并且在负载转矩未知时设计负载转矩观测器。通过Matlab/simulink进行仿真验证,仿真结果表明,系统动态响应比较快,具有较好的稳态性能和速度跟踪性能。证明所提出的PCH控制方法是有效的。     

基于端口哈密顿系统与PI控制原理的异步电动机转速调节

针对功率变换器和异步电动机构成的传动系统,利用能量成形与端口受控哈密顿（PCH）系统理论,研究其速度控制问题。建立了异步电动机的PCH系统模型,并构建了期望的闭环状态误差PCH系统。根据转子磁场定向原理,确定了期望的平衡点,并用Lyapunou稳定性定理分了平衡点的稳定性。利用互联和阻尼配置方法,设计了负载恒定已知和有扰动情况下的速度控制器。负载扰动通过速度误差的比例积分控制来估计。利用电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）信号变换控制功率变换器各开关器件的导通占空比,实现异步电动机的速度调节。仿真结果表明,系统具有很好的负载扰动抑制能力和转速跟踪性能。     

基于EL模型的三相永磁同步电动机无源控制

基于三相永磁同步电动机（PMSM）在两相同步旋转坐标系中的数学模型,得到PMSM的欧拉-拉格朗日（EL）模型。利用EL模型研究了PMSM的无源性和耗散性。基于PMSM的无源性,提出了一种新的基于误差状态变量的阻尼注入方法,利用该方法设计了系统无源控制器。该无源控制器可加速系统的响应,使系统具有良好的动、静性能。建立了PMSM的MATLAB／Simulink环境下无源控制系统仿真模型,仿真结果表明提出的利用误差状态变量的阻尼注入方法设计无源控制器是可行的。     

三相PWM整流器的状态误差PCH控制与仿真研究

采用一种新的状态误差端口受控哈密顿(PCH)和能量成形控制方法,实现三相电压型PWM整流器的单位功率因数和输出直流电压恒定控制。在d-q旋转坐标系下给出三相电压型PWM整流器的PCH模型,构建了期望的闭环状态误差PCH系统。根据系统的设计目标和引入比例积分控制确定期望的平衡点。基于能量成形原理选取了期望的闭环哈密顿函数,通过互联和阻尼配置设计了控制器。利用SVPWM信号变换控制整流桥。仿真结果表明,系统达到了控制目标且具有良好的负载扰动抑制能力。     

双曲正切函数在PMSM直接转矩控制中的应用

针对永磁同步电机（permanent magnet synchronousmotor,以下简称PMSM）直接转矩控制存在较大的转矩脉动问题,提出了一种基于双曲正切函数的控制方法,函数的输入是实际磁链值和参考磁链值的偏差,输出是定子电阻的补偿值．通过仿真,该方法能够显著减小转矩脉动,具有更优越的控制性能．     

MTPA控制的直接转矩控制系统研究

为提高凸极式永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)运行效率,提出了一种基于最大转矩电流比(Maximum Torque Per Ampere,MTPA)控制的直接转矩控制系统新方案.详细论述了将MTPA应用于PMSM直接转矩控制(Direct TorqueControl,DTC)中的理论推导及其工程简化计算方法.利用矢量图分析了常规的DTC和MT-PA控制的DTC.通过仿真对这两种DTC进行了稳态和动态性能对比分析,证明了新方案不但具有常规DTC优良的动态性能外,在输出相同转矩的条件下,新方案所需的定子电流更小,从而有效提高了系统的稳态运行效率,特别是在电机重载的情况下尤其有效.