基于转矩滑模观测器的抗负载扰动控制方法

针对负载转矩扰动对永磁同步电机控制性能的影响,将负载转矩和转速作为状态变量,选取转速实际值与观测值的偏差作为滑模切换面,设计负载转矩滑模观测器用于实现负载转矩的在线辨识。该观测器结构简单,适用于不同电流控制策略下永磁同步电机的负载转矩的在线估计。然后将实时辨识的负载转矩引入到电流环控制中形成对参考转矩的前馈补偿,抑制负载时变对控制性能的影响。理论分析及实验表明,该观测器能够准确观测负载转矩,采用的前馈补偿策略能够有效地抑制负载转矩突变对转速的影响,改善了控制系统的动态响应性能。     

基于负载转矩观测器的PMSM抗负载扰动控制策略

为提高永磁同步电机转速环的抗扰特性,本文提出一种基于转矩电流前馈补偿的永磁同步电机抗负载扰动控制策略,在转矩电流中加入负载转矩的补偿。为此,在降阶负载转矩观测器的基础上,提出一种改进型的观测器,在原有积分环节中加入比例环节对负载转矩进行实时观测,能有效提高负载转矩观测的收敛速度。仿真和实验结果表明负载转矩的观测具有一定的实时性,引入转矩电流的前馈补偿可以提高永磁同步电机转速环的鲁棒性。     

带负载扰动前馈补偿的PMSM模型预测控制

本文提出了一种带负载扰动前馈补偿的永磁同步电机模型预测控制方法。根据永磁同步电机的基本方程和预测控制原理构建转速预测模型,采用一种改进的Luenberger观测器来估计负载转矩扰动,通过在转速预测控制器中引入负载扰动前馈补偿,来提高驱动系统的动态响应速度和抗负载扰动能力。实验结果表明,与传统的永磁同步电机模型预测转速控制相比,本文提出的控制方法在负载突变的情况下,转速波动更小,鲁棒性更强。     

永磁同步电机转速环扰动反馈线性化控制

针对永磁同步电机运行过程中的不确定性扰动问题,设计了基于高增益扩张观测器的永磁同步电机转速环扰动反馈线性化控制器.首先,基于永磁同步电机完全数学模型设计了高增益扩张观测器对系统不确定性扰动进行观测.其次,结合系统电流环PI控制,设计了基于电机简化数学模型的高增益扩张观测器,有效降低了观测器阶数,提高了系统执行效率.最后,在扰动观测的基础上,对系统转速环进行反馈线性化控制,提高了系统在扰动下的转速动态响应性能.对比实验结果验证了反馈线性化控制器在抗扰动方面的优势.     

基于扰动观测的永磁同步电机单环预测控制

针对模型预测控制算法应用于永磁同步电机的控制过程中,存在电磁、机械参数变化导致电机模型设定值可能与实际值不匹配或负载扰动等所引起的非线性扰动现象,造成算法存在预测误差进而影响控制系统动态稳定性的问题.提出了一种基于同步旋转坐标系下具有扰动观测器的转速-电流单环模型预测控制方法.首先,根据永磁同步电机的数学模型,设计单环...     

位置伺服永磁电机鲁棒性无差拍预测转速控制

为了提高永磁同步电机位置伺服系统的控制性能,该文提出一种鲁棒性无差拍预测转速控制策略。首先,根据无差拍控制原理对速度环和电流环进行设计。其次,采用增量模型消除了永磁磁链对电流预测的影响。再次,设计扩展状态观测器,对参数不匹配、负载和逆变器非线性造成的扰动进行观测。然后,根据位置伺服系统的特点提出一种补偿策略。最后,通过实验对提出的控制策略进行研究,实验结果表明,该方法能提高系统的稳态控制精度和动态响应速度。     

城轨牵引内置式永磁同步电机转速及转子位置检测

针对城轨牵引无传感器内置式永磁同步电机的运行要求,设计了一种基于新型滑模观测器的内置式永磁同步电机转速及转子位置观测器,通过电机电流的滑模观测模块对扩展反电动势进行观测,使用S型函数取代传统的离散控制律,以削弱系统“抖振”;采用转速参数辨识和转子位置角度的锁相环将转速与位置分开观测,以提高转速和转子位置的观测精度;采用变参数PI控制器替代传统的内置式永磁同步电机速度控制环中恒参数PI控制器,以改善系统动态性能.证明了该新型滑模观测器的控制系统的稳定性,开发了基于STM32F103嵌入式微控制器的滑模观测矢量控制系统,实验结果验证了该控制策略的有效性与可行性.     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机二自由度PI控制

针对永磁同步电机(PMSM)系统速度环采用传统的PI控制时,无法兼顾转速超调量与响应快速性要求的问题,提出采用二自由度(2-DOF)PI控制策略设计速度环控制器。同时,为减小负载转矩、电机参数变化等扰动因素的影响,将其作为总扰动,利用扩张状态观测器(ESO)进行观测,并基于观测值进行前馈补偿。仿真结果表明,采用所设计的2-DOF PI控制,可以有效减小转速的超调量,提高转速的跟随性能和系统的抗扰动性能。采用基于ESO的2-DOF PI控制,进一步提高了系统的抗负载扰动性能,同时可以实现转速的快速响应和无超调控制。所提控制策略的正确性和有效性得到了验证。     

基于时变参数扰动观测器补偿的永磁同步电机非光滑速度调节器

提出一种基于时变参数扰动观测器补偿的非光滑速度调节器,针对永磁同步电机(PMSM)速度环中存在的外部负载扰动、速度采样信号失真等影响因素,提高系统动态响应及抗扰性能。以永磁同步电机驱动系统的速度环扰动分析为基础,针对速度误差设计非光滑控制律,使闭环系统的速度偏差迅速收敛到一个小的区域。然后,引入参数时变的扰动观测器来估计速度环中的总扰动,提高扰动估计的精度,在观测器中对转速采样滤波器带来的延迟进行补偿,实现速度检测无时延。最后,将扰动估计值用于前馈补偿构成复合控制器。仿真和实验结果验证了基于时变参数扰动观测器补偿的非光滑控制策略的正确性及可行性。     

PLL与ADRC在PMSM中的应用研究

利用锁相环作为永磁同步电机的速度观测器,能够有效解决经位置差分法测量伺服电机转速时产生的相位滞后问题。将锁相环与自抗扰控制相结合,把锁相环观测到的速度信号作为转速环的反馈。采用线性自抗扰控制器设计永磁同步电机控制系统的转速环和电流环。将负载作为外部扰动,将d-q轴的耦合项和电源波动作为内部扰动,该方法能估计出总的扰动量然后加以补偿。仿真和实验结果表明该方案速度观测准确,系统的动态性能和抗扰动能力良好。     

基于降阶负载转矩观测器的永磁同步电机广义预测控制

针对永磁同步电机(PMSM)转速控制,提出了一种基于降阶负载转矩观测器的非线性预测控制(NPC)策略。在速度环控制律中负载转矩通常作为扰动值来考虑,将降阶负载转矩观测器与广义预测控制相结合,利用得到的转矩估计值代替实际值。仿真试验结果表明,所提控制策略能有效实现转速跟踪,与传统PI控制相比,趋于稳定的时间短、超调量小、抗干扰能力强、转速环控制的鲁棒性较高。     

基于前馈补偿的钻机系统永磁电机预测控制

将永磁同步电机(PMSM)作为石油钻机系统的驱动设备时,针对快速响应和强鲁棒性的控制要求以及复杂工况下的外部扰动问题,提出了基于前馈补偿的石油钻机系统PMSM预测控制策略。在该方法中,对电机转速环采用以电机数学模型为基础的预测控制,以实现PMSM的快速响应和提高鲁棒性,并引入扩展状态观测器进行扰动前馈补偿。仿真结果表明:与电机转速PI控制和动态矩阵控制相比,该控制策略响应速度更快,超调量小,在负载干扰下转速波动小且能更快地恢复至稳定值。     

基于负载观测的永磁电机驱动系统自抗扰控制

针对永磁同步电机(PMSM)的车辆驱动系统在负载变化过程中转速受到较大影响的问题,结合自抗扰控制器(ADRC),采用对负载扰动进行观测并补偿来抑制外部扰动的方法,设计了基于负载观测的二阶ADRC速度控制系统。对负载观测ADRC的控制方程进行了推导,并将负载观测控制量作为速度环的补偿控制输入。同时与未加入负载扰动的ADRC系统作对比研究。仿真与实验结果表明,带有负载观测的ADRC调速系统具有更强的抗扰动能力,提高了PMSM变频调速系统的动态稳定性能和响应能力,证明了带有负载观测的ADRC控制系统能够更好地满足电传动履带车辆的控制系统要求。     

一种基于自抗扰的永磁同步电机复合控制策略

为进一步提高永磁同步电机自抗扰控制器(ADRC)的调速控制性能,简化控制器参数整定的复杂程度,提出了一种复合ADRC控制策略。首先,速度环采用模糊参数整定的滑模自抗扰控制器,并分析了主要参数的整定方法。其次,设计了滑模转矩观测器,来估计实时的负载转矩。最后,设计电流环,采用有限集模型预测控制(FCS-MPC),对三相两电平电压源型逆变器的8种开关序列遍历寻优,并抑制转矩的脉动。仿真结果表明：该复合控制策略能有效提高永磁同步电机ADRC的控制性能,增强系统的抗扰动能力以及鲁棒性,控制性能优于传统的ADRC控制和PI控制。     

基于龙伯格扰动观测器的永磁同步电机PWM电流预测控制

针对传统永磁同步电机(PMSM)PWM电流预测控制中电机参数扰动造成的电流静差及振荡问题,提出基于龙伯格(Luenberger)观测器的PWM电流预测控制。首先,将系统参数扰动引入到电机电压方程,构建在参数扰动中拥有优良性能的Luenberger观测器来观测系统扰动。其次,离散化Luenberger扰动观测器,通过极点配置分析系统稳定性。最后,将观测器估计系统扰动引入含参数扰动项的电压方程中,为PWM电流预测控制算法提供实时性扰动补偿。仿真结果表明,所提算法能够快速无静差地观测出系统扰动,有效避免参数扰动造成的电流静差及振荡问题,提高电流预测算法的鲁棒性。     

基于ESO的PMSM无差拍预测电流控制研究

在永磁同步电机调速系统中,优良的电流控制效果对系统的控制性能至关重要.为解决数字控制中存在的采样、滤波等因素带来的控制延迟,基于永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,提出一种基于最小电流误差的无差拍预测电流控制策略.同时,为解决预测电流控制存在的对模型参数尤其是电机电感的参数鲁棒性较低的问题,结合自抗扰控制技术,在...     

基于改进广义预测控制的PMSM速度控制

在机器人控制领域中,对永磁同步电机(PMSM)响应的快速性及稳定性要求较高,同时还需要其控制方法有较强的适应性。但传统的PID控制参数只适用于特定场合,应用受到限制。本文结合广义预测控制(GPC)理论与Luenberger观测器,形成一种新的控制方法来对PMSM进行速度闭环控制。该算法与传统GPC算法相比计算量更少,并通过负载转矩观测器对负载扰动进行测量反馈,提高了系统控制性能。仿真及试验结果表明,该算法与PID控制比超调量小,响应速度快,适用于要求较高的工程应用。     

基于龙伯格扰动观测器的PMSM模型预测控制

受工作条件及自身结构影响,永磁同步电机电感参数不是确定的,当采用离线电感参数实现模型预测控制算法时,容易产生参数失配问题,进而导致控制性能下降,为解决该问题,提出了一种基于龙伯格扰动观测器的模型预测电流控制策略。依靠包含扰动的永磁同步电机模型,构建了龙伯格扰动观测器,并根据期望极点配置原理设计了反馈系数,保证观测器的稳定性,创新性体现在利用龙伯格观测器实时估算得到的扰动值补偿由电感参数失配带来的预测精度损失,进而提高系统的控制性能。实验结果表明,提出的基于龙伯格扰动观测器补偿的模型预测控制算法具有较强的鲁棒性,在电感参数失配时,保证电流仍具有良好的稳态性能。     

永磁同步电机速度预测电流解耦控制

在高性能永磁同步电机(PMSM)控制系统中,要求有好的动、静态性能。但是传统的永磁同步电机矢量控制系统速度和电流环采用PI调节器,参数鲁棒性差,在调速范围要求很宽的情况下,无法同时满足响应速度快和稳态精度高的要求。为了获得好的动、静态性能,引入预测控制到速度控制外环,而电流内环采用在传统PI控制基础上增加电压前馈补偿的电流解耦控制。搭建了实验平台,进行了实验研究,验证了设计的控制系统具有动态响应快、静态误差小、受负载扰动影响小的特点。