基于降阶负载扰动观测器的永磁同步电机控制

针对永磁同步电动机(PMSM)的负载扰动问题,提出了一种基于降阶负载扰动观测器的永磁同步电机前馈控制方法。通过设计降阶负载观测器来实时观测电机负载转矩变化,并将观测值作为电流前馈补偿来增加系统鲁棒性;考虑到转动惯量对观测器的影响,引入了梯度校正参数估计法,对电机的转动惯量进行了实时辨识;最后,将负载转矩观测与永磁同步电机的矢量控制相结合,对永磁同步电机的q轴分量进行了转矩前馈补偿以提升系统的动态性能。仿真结果表明,采用梯度校正参数估算法能快速准确地迭代计算永磁同步电机的转动惯量,所设计的降阶负载扰动观测器能有效地估计转矩变化。研究结果表明,基于降阶负载转矩观测器的前馈补偿与永磁同步电机矢量控制相结合,能有效地提升永磁同步电动机转速控制的鲁棒性。     

电主轴死区补偿的自抗扰控制下PMSM转矩脉动抑制方法

空间矢量脉宽调制死区效应对永磁同步电机电主轴的调速控制系统及转矩脉动有一定影响,为了削弱其不利作用,在永磁同步电机（permanent magnetsynchronous motor,PMSM）无速度传感器控制系统中,提出了一种新型的具有死区补偿的自抗扰 PMSM 控制方案,针对传统自抗扰控制策略下电机转矩脉动较大的缺陷,在原有的自抗扰控制策略中加入死区补偿。仿真实验表明,系统表现出很强的自适应能力和对系统扰动良好的鲁棒性,并且大大减小了系统的转矩脉动,电主轴的性能有所提高。     

电动汽车永磁同步电机直接转矩控制策略研究

针对轮毂式电动汽车用永磁同步电机(PMSM)的研究,为解决传统直接转矩控制(DTC)中存在的转矩脉动较大,快速性和稳态性能之间的矛盾等问题,提出了基于零电压矢量和自抗扰控制(ADRC)的控制策略。为减小不合理转矩脉动,该系统在传统直接转矩控制的开关表部分基础上加入了两个零电压矢量形成了新的开关表。同时,自抗扰控制技术被应用于速度控制器的设计中,用以实时补偿系统的扰动。通过对汽车加减速和进入隧道两个实际问题进行模拟仿真,仿真结果验证了基于零矢量和自抗扰控制的永磁同步电机直接转矩控制策略有效地提高系统响应速度,平衡快速性和稳定性的关系,同时,能明显减小转矩脉动,改善轮毂式电动车运行性能。     

基于改进的前馈补偿自抗扰控制伺服系统转速特性研究

针对永磁同步电机转速性能差和转矩脉动的问题,对PMSM的转速启动响应特性、系统输出转矩、转矩脉动对系统的稳态特性的影响等方面进行了研究。为了提高系统响应时间和转速运行的平稳性,采用了基于改进的前馈补偿自抗扰控制策略,建立了伺服系统数学模型和运动方程,设计了速度环和电流环控制策略;利用扩张状态观测器(ESO)对转速和系统扰动进行了实时估计,并对其参数进行了修正;采用加速度前馈补偿对PMSM的扰动进行了补偿,运用专家控制思想,对比例和积分系数进行了调节;利用Matlab对理论分析进行了仿真,在测控机上对改进前后转速响应时间、转矩输出以及抗扰动性进行了测试。研究结果表明:改进后的控制策略能够实现转速快速响应和更好的稳态精度,系统输出转矩稳定、抗扰动性强。     

某新型电液伺服系统神经网络自抗扰控制

针对某新型同源平衡及定位电液伺服系统,设计了一种基于RBF神经网络在线整定ESO参数的神经网络自抗扰控制器(NNADRC)。利用RBF神经网络在线整定可调误差校正增益,实现非线性特性的实时、精确估计和补偿。数值仿真结果表明,NNADRC控制的稳态精度明显高于ADRC控制,且对外部负载扰动和内部参数摄动具有良好的鲁棒性,可以实现电液伺服系统的快速、平稳、高精度、无超调稳定控制。     

基于ESO的PMSM系统自抗扰FCS-MPC策略

为了提高三相永磁同步电机(PMSM)系统的控制性能,以反双曲正弦函数为基础,通过改进的扩张状态观测器(ESO)获取转速和反电动势项高精度估值,以自抗扰控制作为转速控制调节器,提出了基于ESO的自抗扰有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)策略,以减小电磁转矩脉动,降低算法的复杂性和计算量.与基于PI的 FCS-MPC策略相比,新的控制策略能够保证 PMSM系统稳定运行,具有良好的转速跟踪性、抗干扰性和鲁棒性.     

基于ESO的PMSM系统自抗扰FCS-MPC策略（英文）

为了提高三相永磁同步电机(PMSM)系统的控制性能,以反双曲正弦函数为基础,通过改进的扩张状态观测器(ESO)获取转速和反电动势项高精度估值,以自抗扰控制作为转速控制调节器,提出了基于ESO的自抗扰有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)策略,以减小电磁转矩脉动,降低算法的复杂性和计算量。与基于PI的FCS-MPC策略相比,新的控制策略能够保证PMSM系统稳定运行,具有良好的转速跟踪性、抗干扰性和鲁棒性。     

基于分数阶滑模观测器的PMSM分数阶积分滑模控制（英文）

针对永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor, PMSM)运行过程中内部参数变化和外部负载扰动影响控制性能的问题,提出了一种基于分数阶滑模观测器的PMSM分数阶积分滑模控制(Fractional order integral sliding mode control, FOISMC)策略。基于FOISMC技术,设计了分数阶积分滑模转速调节器,给出了能保证系统全局鲁棒性的全程积分滑模面设计方法。基于分数阶理论和滑模控制理论构造了分数阶滑模观测器,实现了对速度和转子位置角的高精度估计。利用滑模负载观测器对负载转矩进行了实时观测,并将观测到的负载转矩传递到转速控制器中,提高了系统抗负载扰动的能力。仿真实验验证了所提方法的可行性和有效性。     

一种提高转矩控制系统性能的新型控制器

在传统异步电机转矩控制策略的基础上,将自抗扰控制器 (ADRC) 的核心环节--扩张的状态观测器 (ESO)引入速度环调节器,构造了一种基于ESO的新型控制器.建立了常规转矩控制系统和采用新型控制器转矩控制系统的仿真模型,并对仿真结果进行分析比较.仿真结果表明,采用新型控制器能有效改善直接转矩控制系统的性能,提高了系统运行的可靠性.新型控制器结构简单,易于实现.     

基于单电流传感器的PMSM复合滑模控制

为了改善机械结构中PMSM控制系统的可靠性和鲁棒性,研究了一种基于单电流传感器的PMSM复合滑模控制策略。设计基于ESO的电流观测器,实现对PMSM相电流的准确重构,简化了系统的结构,增强了电动机运行可靠性。设计负载转矩观测器与积分滑模控制构成复合滑模速度控制器,能够有效跟踪实际负载转矩的变化,提高系统的抗扰能力,采用新型趋近律,改善了系统的动静态性能。仿真及实验结果证明了系统具有良好控制精度。     

混合煤气管道多变量系统自抗扰解耦控制

针对煤气混合蝶阀串联系统具有强耦合、不确定性、干扰因素多、非线性等特点,应用自抗扰控制（ADRC）静态解耦和扩张状态观测器（ESO）动态解耦技术,给出一种适用于煤气混合蝶阀串联系统的ADRC解耦设计方案。为提高系统的响应速度,减少计算量,控制系统去掉跟踪微分器（TD）,并且ESO和NF（非线性反馈）采用线性函数的ADRC。仿真结果表明,该控制方案不仅解耦效果优良,而且具有较好的跟踪性能和抗扰动能力。     

一种改进型ADRC实现的机床进给用永磁直线同步电动机调速系统

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)这一具有未知强非线性、变量耦合性,存在未建模动态和不确定外扰等特点的对象,提出了一种改进型一阶自抗扰控制器(ADRC)并给出其离散形式,它克服了常规自抗扰控制器非线性状态误差反馈控制律中非线性函数的不平滑性,同时利用其扩张状态观测器观测系统内部扰动和外部扰动,并进行补偿,实现了PMLSM调速系统的实时动态线性化.仿真对比分析和实验研究表明,这种改进型ARDC实现的PMLSM调速系统具有很好的动态、静态特性及鲁棒性.     

永磁同步电机的二阶自抗扰控制仿真

在永磁同步电机的控制中往往使用矢量控制系统,其包括电流环、转速环和位置环等3种反馈调节。传统控制方案为PID控制,通过调节其参数改善控制效果。但当扰动存在且比较大时,PID的控制效果往往不佳。在系统中使用二阶自抗扰(Sencond-order Active Disturbance Rejection Controller,ADRC)控制器代替转速环反馈。永磁同步电机矢量控制系统的二阶ADRC控制器可以提高系统鲁棒性,仿真结果同样支持这一结论。     

高精度数控机床直线电机的改进型自抗扰控制研究

针对高精度数控机床伺服系统中,直线电机对扰动量高度敏感而影响系统稳态特性和控制精度的问题,提出了一种改进型永磁同步直线电机(PMLSM)自抗扰控制(ADRC)策略。将新型非线性函数引入扩张状态观测器,克服了传统型ADRC扩张状态观测器中非线性函数的不平滑性,并对系统总扰动进行了估算,并给予实时动态补偿;采用比例微分器代替非线性反馈控制规律,降低了系统参数调节的难度;利用Matlab对基于改进型ADRC控制策略的PMLSM调速控制系统进行了仿真,针对系统的空载启动响应特性和突加负载扰动对系统稳态性能的影响进行了测试。研究结果表明:与传统型ADRC控制策略相比,改进型ADRC控制策略具有更好的负载扰动抑制力和更小的超调量;系统控制精度得到提升。     

PMSM自抗扰控制算法研究

介绍了自抗扰控制算法在永磁同步电机调速系统中的应用,针对一阶自抗扰控制算法在永磁同步电机调速系统中存在的问题,提出了模型补偿自抗扰控制方案。相比一阶自抗扰控制算法,所采用的模型补偿自抗扰算法具有更好的抗扰动性能。     

基于延迟补偿的永磁同步电机并行自抗扰控制

为了解决永磁同步电机在多工况下转速易受到内外扰动的影响,提出一种基于延迟补偿的并行线性自抗扰控制策略。 针对永磁同步电机可能受到信号处理、逆变器响应等因素从而引入的外部时滞效应的问题,引入 Smith 预估器与自抗扰控制相 结合,使控制系统更加精确、快速地响应内部参数变化和外部扰动。 同时,针对线性自抗扰控制器(LADRC)在有限带宽内其抗 扰性能较差的问题,设计了并行线性自抗扰控制器,在保持其带宽不变与参数易于整定的同时,有效提高其抗扰动能力。 最后, 对自抗扰控制器的稳定性进行了分析,并在此基础上进行了参数设计与扰动性能分析。 仿真与实验结果表明,所提算法相比 LADRC 在电机受到速度阶跃、负载扰动与内部参数变化时,在调整时间上分别提升了 52. 5% 、49. 5% 与 42. 4% ,从而验证了该 控制策略能有效增强永磁同步电机在多工况下抗内外扰动与速度跟踪能力。     

交流伺服系统分数阶PID改进型自抗扰控制

针对采用永磁同步电机驱动的火箭炮交流伺服系统存在摩擦、惯性力矩、变负载及不同工况下内外扰动等复杂非线性问题,考虑到自抗扰控制(ADRC)抗内外干扰能力强和分数阶PID控制动态性能好,设计了一种分数阶PID改进型自抗扰控制器(FOPID-IADRC)。为了取得良好的动态性能和减少参数计算量,采用分数阶PID控制器取代非线性状态误差反馈器;引入粒子群优化算法,对FOPID控制器的5个控制参数进行实时在线自整定。仿真和半实物台架实验结果表明：该控制策略能够有效抑制位置扰动,具有良好的动态性能和较强的抗干扰能力。     

基于压电智能结构状态估计误差补偿的自抗扰振动控制

压电智能结构的模型难以精确建立,且存在外界环境激励干扰和内部参数不确定等问题,从而影响闭环结构的振动控制性能。基于此,将结构的内部干扰和外界激励的影响归结为系统的集总干扰,并利用扩张状态观测器(Extended state observer,ESO)设计不依赖于模型的自抗扰振动控制器。然而当外界扰动激励变化时,扩张状态观测器对扰动和各阶状态的估计不可避免存在偏差,难以保证振动控制的效果。为克服二阶自抗扰策略在振动主动控制中的不足,提出一种基于压电智能板结构的状态估计误差补偿自抗扰振动控制方案。利用状态观测误差信息,对二阶自抗扰控制器进行补偿,从而减小ESO对扰动和各阶状态估计的压力,提高振动控制效果。利用dSPACE实时仿真系统,搭建四面固支压电智能板结构的振动主动试验平台。四种干扰激励的试验结果验证该方法的有效性、实用性和强抗干扰能力。     

电力机车永磁同步电机自适应模糊滑模控制

为研究牵引工况下电力机车永磁同步电机(PMSM)的转速控制精度,考虑轮轨接触不平顺及车体静载荷在轮对径向产生的未知时变负载转矩,建立了机车PMSM在d-q坐标系下的数学模型;针对该耦合非线性系统中存在的负载转矩,设计非线性转矩观测器对其实际值进行估计,对观测误差采用自适应模糊逻辑系统进行逼近;依据Lyapunov稳定性理论,构造了基于转矩观测器的自适应模糊滑模控制器。理论分析及仿真结果表明,机车PMSM闭环转速控制系统跟踪误差一致有界,转矩观测误差收敛于0。     

永磁直线同步电机一阶速度抗扰动控制

永磁直线同步电机(PMLSM)采用直接驱动方式,其动子上存在包括负载力、摩擦力和磁阻力在内的多重扰动力,这些直接作用在动子上的扰动严重地影响到直线电机的速度稳定性。提出了一种PMLSM抗扰动速度控制策略,基于扩张状态观测器(ESO)观测出多重扰动力对PMLSM的速度动态过程的扰动作用,引入跟踪微分器(TD)和非线性状态误差反馈(NLSEF)对这个扰动作用进行补偿,进而实现PMLSM一阶速度抗扰动控制。