开关磁阻电机直接转矩BP-PID控制器的设计

针对采用常规PID控制器很难取得很好的控制效果,提出了单神经元PI复合控制的开关磁阻电机调速系统的新方法,利用具有自学习和自适应能力的单神经元来构成开关磁阻电机的单神经元自适应控制器,不但结构简单,而且能适应环境变化,具有较强的鲁棒性。以速度误差为系统外环输入,大偏差时采用单神经元控制,小偏差时采用PI控制。外环的输出变量为内环的目标转矩,送入60 kW三相6/4结构的开关磁阻电机直接转矩调速系统内环。仿真结果表明,这种复合控制方法解决了常规控制方法因电机数学模型难以精确确定而无法确定控制参数的问题,并克服了常规PI控制存在静差、无抗干扰能力的缺点,很好的解决了系统上升时间与超调的矛盾。     

基于单神经元PID-PI的行波超声波电机速度复合控制研究

由于行波超声波电机存在时变性、非线性等特征,为了得到更加稳定的转速输出,利用神经元的自学习能力在线寻找最优控制参数,是提高电机控制效果的有效途径.因此通过分析单神经元PID控制器优缺点,可以利用单神经元PID和PI构成复合控制器,提高行波超声波电机的速度控制效果,而且结构简单,有利于商品化.     

基于RBF神经网络的开关磁阻电机单神经元PID控制

论文提出了一种基于径向基函数（radial basis function）神经网络在线辨识的开关磁阻电机（SRM）单神经元PID自适应控制新方法。该方法针对开关磁阻电机的非线性，利用具有自学习和自适应能力的单神经元来构成开关磁阻电机的单神经元自适应控制器，不但结构简单，而且能适应环境变化，具有较强的鲁棒性。并构造了一个RBF网络对系统进行在线辨识。建立其在线参考模型．由单神经元控制器完成控制器参数的自学习，从而实现控制器参数的在线调整，能取得更好的控制效果。样机的实验结果表明，文中所提出的基于RBF神经网络辨识的开关磁阻电机单神经元自适应PID控制方法，通过在线辨识建立了过程模型并为神经元控制器提供了梯度信息，达到了在线辨识在线控制的目的，控制精度高，动态特性好。     

基于单神经元自适应PID控制的高压断路器永磁直线伺服电机操动机构的研究

高压断路器永磁直线伺服电机操动机构采用直线电机驱动断路器操作杆,带动机构运动,实现分合闸操作,具有良好的快速响应能力及控制性能.该伺服系统采用数字式双闭环控制,内环为电流环,采用PI控制,外环为速度环,采用单神经元自适应PID控制,通过建立直线伺服电机操动机构控制系统仿真模型,详细分析了单神经元自适应PID控制算法以及数学模型,并建立了以输出误差二次方为性能指标的单神经元自适应PID控制器模型.并分别用传统PID与单神经元PID控制算法,对高压断路器触头运动特性控制过程进行了仿真.结果表明,单神经元自适应PID控制器能够较好的实现触头速度的跟踪控制,使其按理想运动特性曲线运动,实现最优操作,该算法是一种较理想、有效的控制方法.     

开关磁阻电机模糊滑模观测器间接位置检测

研究开关磁阻电机滑模观测器间接位置检测方法,针对传统滑模观测器存在抖振影响系统动态性能的问题,引入模糊控制,用模糊控制器调节开关函数的输出幅值,以抑制抖振并快速到达滑模面。详细分析了基于电磁转矩的误差函数构造方法及其选取过程,该误差函数能反映电机转子位置误差与转速误差,讨论了滑模观测器稳定运行条件及参数选取,在此基础上推导了模糊控制规则,设计了模糊滑模观测器。通过仿真和实验分析,验证了模糊滑模观测器能柔化控制器的输出信号,使响应速度更快,且鲁棒性强,可以实现转子位置的精确估算。     

单神经元PID控制器在高压断路器运动控制技术中的应用

高压断路器直线伺服电动机操动机构采用直线电动机驱动断路器操作杆,带动机构运动,实现分合闸操作,具有良好的快速响应能力及控制性能。本文建立了直线伺服电动机操动机构控制系统仿真模型,详细分析了单神经元PID控制算法以及数学模型,并建立了以输出误差二次方为性能指标的单神经元自适应PID控制器模型。分别用传统PID控制与单神经元PID控制,对高压断路器触头运动特性控制过程进行了仿真。结果表明,单神经元PID控制器能够较好地实现触头速度的跟踪控制,使其按给定运动特性曲线运动,实现运动特性控制。证明了在配有直线伺服电动机操动机构的高压断路器触头运动控制系统中,单神经元PID控制是一种较理想、有效的控制方法。     

电动车用定子双馈电双凸极电机驱动系统的单神经元PID控制

由于其双凸极结构,电动车用定子双馈电双凸极（SDFDS）电机驱动系统具有较强的非线性,常规PID控制器参数固定不易调节,难以得到较好的控制特性。由于单神经元具有自学习和自适应能力,且结构简单易于计算,因此该文设计了单神经元自适应PID控制器作为SDFDS电机的速度控制器,并在以数字信号处理器（DSP）TMS320F2812为核心的平台上进行了实验。实验结果表明,单神经元自适应PID控制器具有比常规PID控制器更好的动态和稳态性能,满足电动车对驱动电机的要求。     

基于模糊滑模控制的异步电机转速跟踪误差研究

为了提高异步电机控制系统响应速度,降低电机转速跟踪误差,设计了模糊滑模控制系统,并对电机转速跟踪误差进行仿真验证。建立异步电机数学模型,给出了异步电机模糊逻辑控制流程。针对电机转速设计了PI控制器和滑模控制器,证明了滑模控制器的稳定性。利用MATLAB软件对电机转速和转矩进行仿真,比较两种控制系统输出效果。结果表明,采用模糊PI控制系统,电机转速和转矩响应速度慢,跟踪误差较大。采用模糊滑模控制系统,电机转速和转矩响应速度快,跟踪误差较小。采用模糊滑模控制系统,异步电机不仅响应速度快,而且输出误差小。     

基于分段解析模糊算法的角位移电机传动系统控制器

提出一种基于分段解析模糊算法的角位移电机传动系统控制器。该控制器采用分段解析函数控制规则，函数运算结果直接作为输出控制量，简化了模糊处理过程，且使得输出控制量参数具有自调整能力。实际应用表明，该模糊控制器成功地实现了某型号火箭炮内部角位移电机传动系统的自动控制。     

基于滑模模型参考自适应系统观测器的永磁同步电机预测控制

针对一种三电平驱动的永磁同步电机控制系统,设计了一种无速度传感器有限集预测控制策略。首先,针对三电平逆变器驱动电路,采用有限集预测控制策略将其开关控制矢量看成一个有限集,在此有限集中搜索使目标函数最优的开关矢量,目标函数选择为输出误差电流,保证了电机定子电流波形的质量。其次,基于滑模模型参考自适应系统(MRAS)方法,利用电机本体的参考模型与电流模型的输出误差构造滑模面,设计了电机速度观测器,以改善位置和速度估计精度并提高系统的鲁棒性,并分析证明其稳定性。实验结果表明预测控制器较传统PID控制器能够提高定子电流波形质量,同时观测器能够较精确地估计永磁同步电机转子位置和速度,具有较好的鲁棒性。实现了对永磁同步电机的无传感器预测控制。     

A High-performance Speed Feed-forward Controller for Permanent Magnet Synchronous Motor Based on Control System Model

This study proposes a feed-forward controller based on a control system model that can precisely track a reference trajectory by canceling out the effects of parameter uncertainties on a surface-mounted (magnets glued to the shaft surface) permanent magnet synchronous motor. Furthermore, the speed tracking control algorithm demands rapid and accurate q-axis current command, so the feed-forward system based on the control model is used to estimate it. The stability of the proposed controller is mathematically studied. The proposed control scheme is executed on a permanent magnet synchronous motor drive using a Renesas micro-control unit (RX62TADFFM, Japan). Finally, simulation and experimental results are presented to verify that the proposed controller achieves less steady-state error, better robust performance, and faster dynamic response than the proportional–integral controllers in the presence of permanent magnet synchronous motor parameter uncertainties and external load torque disturbance.     

基于Lyapunov函数的永磁同步电机速度控制器设计

传统的PI速度控制器具有速度超调、动态时间长、跟踪精度低、抗负载转矩扰动能力和恢复能力差等缺点。提出了利用永磁同步电机(PMSM)的运动方程和转矩方程推导出控制系统q轴电流给定量,基于Lyapunov稳定性条件设计出的一种PMSM速度控制器。相比于传统的PI速度控制器,该控制器没有速度超调量、动态时间短、跟踪精度高,抗负载扰动能力和恢复能力有一定的提高。利用MATLAB/Simulink仿真软件,搭建控制系统模型并进行仿真分析。仿真验证了提出的PMSM速度控制器的有效性,获得了很好的速度控制性能。     

Field-programmable Gate Array Based Fuzzy Sliding-mode Controller for a Permanent Magnet Synchronous Motor Drive

Abstract—In this article, a field-programmable gate array based fuzzy sliding-mode controller is proposed to control a permanent magnet synchronous motor drive. First, the dynamics of a permanent magnet synchronous motor is derived, and the vector control scheme is introduced in the current loop. Next, to improve the performance of the permanent magnet synchronous motor drive, a fuzzy sliding-mode controller with an integral-operation switching surface is proposed and applied to the speed loop, in which a fuzzy inference mechanism is adopted to generate the reaching control signal. Further, an integrated hardware design method is developed to implement the field-oriented vector current controller and the proposed fuzzy sliding-mode speed controller on a single field programmable gate array chip. Finally, a prototyping platform based on an Altera field-programmable gate array is established to evaluate the ability of the proposed fully integrated solution in terms of control quality and time/area performances. The preferable performance of the proposed field-programmable gate array-based fuzzy sliding-mode control approach for permanent magnet synchronous motor drive is verified by the experimental results compared with the conventional proportional-integral control and sliding mode control schemes.     

基于逆变器的永磁同步电机端口特性模拟及控制技术研究

文章提出了一种基于逆变器的永磁同步电机模拟系统,该系统可在电机驱动测试中取代实际电机和机械测试平台。文章采用亚当斯法建立永磁同步电机的数学模型,模拟电机可实时计算出当前时刻电流和转速等电机状态量。采用改进内模控制器,控制逆变器准确跟踪指令电流,保证电机模拟器电流跟踪的快速性和准确性。设计的龙伯格转矩预估观测器,使电机产生高频脉动转矩以抵消电机转矩的波动。对设计的电机模拟器进行空载启动、突加负载2种典型运行状态的验证,仿真结果表明该电机模拟系统性能良好,能够准确高效的模拟永磁同步电机电机端口的电流特性。     

基于滑模控制器的PMSM的矢量控制系统研究

为了提高三相PMSM调速系统的动态品质,利用滑模控制对扰动和参数不敏感,相应速度快等优点,设计了一种基于滑模控制的速度控制器。利用MATLAB/Simulink仿真软件,搭建控制系统模型并进行仿真分析。仿真验证了所提永磁同步电机速度控制器的有效性,获得很好的速度跟踪精度和抗负载扰动能力。     

永磁同步电动机的神经网络模糊控制器设计

提出了基于神经网络的自学习模糊控制器的设计方法。在永磁同步电动机(PMSM)矢量控制系统中,使用该控制器作为速度调节器对永磁同步电动机进行精确的速度控制。仿真结果表明,该神经网络模糊控制方法是可行的,具有良好的动态及静态特性。     

基于模糊神经网络的纯电动车永磁同步电机矢量控制

纯电动车控制系统对电机控制性能要求较高。提供了一种基于模糊神经网络的永磁同步电机矢量控制方案。以模糊神经网络控制器作为电流调节器,并在速度环引入模糊控制器,将其输出作为电流环的限幅,达到限速的目的。仿真和试验结果表明:对于电动车运行的复杂情况,该方法具有良好的转矩跟踪和电机限速性能。     

永磁同步电机的模型预测控制研究

模型预测具有动态响应快速和电流跟踪精确等优点,广泛应用于功率变流器领域。采用模型预测电流控制策略,主要研究永磁同步电机的控制,解决传统PI控制器动态响应慢、有超调等问题。整个实验平台以TMS320F28335为控制器,设计了永磁同步电机控制实验,分析了电动机电流环的稳态和动态响应以及转速的动态跟踪性能。实验验证了模型预测在永磁同步电机控制中的优越性能。     

基于灰狼优化的永磁同步电机自适应反推鲁棒控制策略

针对永磁同步电机存在非线性项的不确定性,以及在运行过程中参数摄动与负载扰动对机械角频率、转速以及系统控制产生的影响,为适应高精度、高稳定的调速应用要求,提出一种基于灰狼优化的永磁同步电机自适应反推鲁棒控制策略.应用非线性反推控制解决电机的非线性问题,并将灰狼优化应用于自适应反推算法中,实现电机转速对期望值的自适应调节跟...     

基于模糊控制器的永磁电动机矢量控制系统

采用比例积分(PI)速度控制器的永磁同步电动机矢量控制系统,在运行条件改变时,动态响应性能可能变差。为解决这一问题,可以在保留原速度控制器的基础上,利用模糊逻辑处理不确定信息的能力,对速度控制器的输出进行实时校正。仿真实验结果表明:利用该方案建立的基于模糊控制器的永磁同步电动机矢量控制系统,不但结构简单、易于实施,而且在电机参数改变或受到外部扰动的时候,仍然具有良好的动态特性和鲁棒性能。