A nonlinear adaptive speed tracking control for sensorless permanent magnet step motors with unknown load torque

Assuming that only stator currents and voltages are available for feedback, a nonlinear adaptive speed tracking control algorithm is proposed for a permanent magnet step motor with unknown constant load torque. It relies on three new theoretical results: the ‘s‐alignment’ and ‘c‐alignment’ procedures, in which the motor is forced to reach certain known equilibrium points, and an output feedback controller which guarantees asymptotic speed tracking for every initial condition belonging to an explicitly computed domain of attraction (global exponential convergence is achieved in the case of known constant load torque). Numerical simulation results illustrate the effectiveness of the proposed solution. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

含不确定参数的永磁同步电机位置自适应控制

针对永磁同步电机（PMSM）数学模型结构复杂以及含有不确定参数的问题,通过引入一个合适的状态变换,把原系统转换为工类比较规范的、易于处理的非线性系统的简单形式,再依据反步法的设计原理,给出了PMSM位置自适应控制器的设计方案。理论分析表明,该方案能够克服系统中不确定参数的影响,保证了系统全局稳定和所有信号全局有界,并且位置输出渐近跟踪参考信号;仿真结果也证实该控制器具有快速、稳定、无超调等优点,而且能够保证位置跟踪误差很快趋近于零,实现了控制精确度的要求。     

永磁同步电机非线性黄金分割自适应转速控制

针对永磁同步电机系统复杂设计高精确度的控制器比较困难的问题,采用id=0的矢量控制策略,基于永磁同步电机的特征模型,设计一个以非线性黄金分割自适应控制为主的控制方案。通过安排过渡过程和特征模型参数的在线辨识实现了该控制方案下控制器参数的在线自适应调节。实验结果表明该控制方案不仅能够实现永磁同步电机较高精确度的转速控制,与一阶自抗扰控制、增广状态反馈控制和传统的PI控制相比,具有更加优越的暂态和稳态性能。     

永磁同步电机驱动电动汽车速度自适应控制

针对电动汽车行进过程中复杂的车辆运行环境易造成驱动电机参数变化和系统外界干扰引入的现象,研究永磁同步电机驱动电动汽车行进速度的自适应跟踪控制问题.将电动汽车驱动部分与传动系整合,建立整个系统的非线性数学模型.针对该系统本身的非线性、强耦合性等特点,同时考虑实际系统中一些物理量出现的变化,运用非线性反步法结合解耦控制技术...     

永磁同步电机最小损耗的直接转矩控制

针对面装永磁同步电机(PMSM),提出一种最小损耗的十二扇区直接转矩控制(DTC)策略.利用PMSM的铜损和铁损模型,求得最优励磁电流,然后给出最优的定子磁链指令值ψs*.仿真实验说明,与传统的直接转矩控制策略相比,新策略不仅提升运行效率,而且保持良好的性能.     

Neuro-adaptive finite-time optimal tracking control for permanent magnet synchronous motors with full-state constraints

In this article, the optimal tracking control problem is investigated for permanent magnet synchronous motors (PMSMs) with full-state constraints. By constructing multiple barrier-type performance index functions, a neuro-adaptive finite-time optimized control scheme is presented under identifier-actor-critic architecture, where the virtual control laws and the actual laws are designed to optimize corresponding subsystems. It is proven that all signals of the closed-loop system are uniformly ultimately bounded under the proposed control strategy, and the position tracking error converges to a small neighborhood of the origin in finite time. Besides, the system states are constrained to the effective operation range all the time. Finally, the simulation results and comparisons are carried out to further demonstrate the effectiveness of the proposed optimal control approach.     

基于MTPF永磁同步电动机直接磁链控制

为了提高永磁同步电动机的调速性能,提出了基于最大转矩/磁链的定子磁链直接控制的方法.研究了基于空间矢量脉宽调制的永磁同步电动机过调制技术.在控制过程中磁链比较环节的定子磁链给定不再是一个恒定的值,而是根据负载转矩和给定转速来动态调整,从而通过直接控制定子磁链来实现转矩的控制.实验证明基于最转大转矩/磁链定子磁链直接动态控制方式要明显优于传统恒定磁链的直接转矩控制方式,定子磁链的动态控制减少了转矩建立的时间,无需电流控制器,具有减小磁链和转矩脉动的特点;直接磁链控制算法与过调制技术相结合后,在弱磁控制区也实现了快速的动态转矩响应特性.     

改进型永磁同步电机全速度范围无传感器控制策略

针对全速度范围内的内置式永磁同步电机无位置传感器控制策略难点进行研究.在中高速阶段,依据凸极永磁同步电机的数学模型,提出了一种改进型的Luenberger磁链观测器,通过直接观测转子磁链来获得转子位置信息,并可解决相位延迟问题;而在低速起动阶段,采用开环强制起动控制策略,保证了观测模型在全速度范围可靠工作.同时,依据内置式永磁同步电机的误差观测矩阵稳定性条件,提出了一种有效的数值选择方法,解决了内置式结构观测器设计的难题.仿真和实验结果均证明,在保证观测精确度前提下,应用该策略的驱动系统可获得良好的动、静态性能.     

采用非线性观测器的PMLSM无位置传感器控制

为了满足永磁直线同步电机( PMLSM)运动控制系统必须确定电机磁极位置的需求,提出一种利用电机端电压和端电流信号,通过非线性观测器估计定子磁极位置和动子速度的方法.该非线性观测器首先估计出磁极位置角的正弦量和余弦量,再估计出位置角θ,然后利用PI跟踪控制器得到动子速度信号.该算法和Lunberger观测器以及Kalm...     

误差补偿的永磁同步电机电流环解耦控制

针对矢量控制永磁同步电机电流环在动态调节过程中的相互耦合问题,提出一种基于电流误差的多项式交叉耦合补偿方案.以一阶延迟的电流环为目标,在经典的d轴和q轴电流反馈控制结构的基础上,设计基于电流误差的交叉耦合补偿控制器,采用误差零点的Taylor展开式进行纯积分补偿结构的逼近,减小电压饱和效应,得到多项式结构的补偿控制器,...     

基于非线性拟合单位电流最优输出功率的永磁同步电机位置估计误差补偿策略

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)参数变化影响转子位置估计精度问题,提出了一种基于单位电流最优功率输出的位置估计误差非线性补偿策略。首先,分析了电机参数误差特别是电感误差对位置估计精度的影响,建立了位置估计误差与单位电流输出功率的关联模型,推导出电感误差与最优输出功率的关系模型。然后,结合功率模型构建了基于多项式的电感误差非线性模型,利用少量测试点拟合该多项式模型,即可辨识电感误差用于准确补偿位置估计误差。所提方法实现简单,不依赖电机参数,能有效克服噪声干扰。最后,仿真与实验结果验证了提出补偿策略的有效性。     

永磁同步电机直接转矩控制高速运行范围拓宽

为拓宽直接转矩控制(direct torque control,DTC)方式下永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)系统的高速运行范围,系统地分析了PMSM系统在最大转矩电流比、恒功率转速比和最大转矩电压比3种运行方式下的特点.根据DTC稳定运行要求,提出了基于转矩角限幅的空间矢量调制(space vector modulation,SVM)-DTC方法,拓宽了PMSM的高速稳定运行范围.其次利用定子磁链定向两相同步旋转坐标系下PMSM的数学模型,提出了基于改进转矩给定的DTC方法.仿真研究表明,改进方法均保留了DTC固有的动态性能优异、计算方便等优点,均可拓宽PMSM的高速运行范围.其中,基于改进转矩给定的DTC方法可使电机在同时满足电流和电压限幅的状态下实现高速稳定运行,性能更优.     

解耦自适应反步法永磁直线同步电机混沌控制

针对永磁直线同步电机运行过程中存在的混沌动态行为,构建电机混沌模型,编写程序,计算其任意参数下的最大Lyapunov指数.通过分析电机的混沌动态特性,构造状态反馈解耦,降低混沌系统阶数.基于永磁同步电机的状态反馈解耦模型设计反步法混沌控制器.针对系统中可能含有的不确定性参数,提出解耦模型下的自适应反步法混沌控制,构造虚拟控制量,设计控制律,实时跟踪预测系统参数.为使系统状态快速稳定收敛至零点,构造Lyapunov方程进行稳定性分析.仿真结果表明,所提解耦自适应反步法能使永磁同步电机混沌系统快速恢复到稳定运行状态,鲁棒性强,响应速度快、控制精度高.     

面装式永磁同步电机无差拍直接转矩控制

为解决永磁同步电机传统直接转矩控制脉动大、开关频率不恒定,以及现有永磁同步电机无差拍直接转矩控制计算复杂、电压矢量解不唯一的问题,在电压源逆变器受限的情况下,针对表贴式永磁同步电机提出了一种简化无差拍直接转矩控制,计算出的电压矢量由空间电压矢量脉宽调制方法实现,保证逆变器开关频率恒定,该方法计算简单,无需计算二次方程。考虑到控制系统的延时,对电流进行预测计算,同时为提高定子磁链和电磁转矩的计算精度,设计采用观测器方法对定子磁链观测。仿真和实验结果表明,永磁同步电机的转矩和磁链脉动明显减小,动态性能好。     

内置式永磁同步电机牵引系统宽调速非线性控制器

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)牵引系统机械参数时变、恒转矩区需高转矩输出、恒功率区需宽调速问题,运用非线性自适应控制理论,设计了一种电流滞环控制非线性自适应反步控制器。该非线性控制器在恒转矩区采用最大转矩比电流控制,提高转矩输出能力;在恒功率区采用弱磁控制策略,扩大调速范围;同时对电机参数摄动有较强的抑制能力,表现出较好的鲁棒性。仿真结果证明了IPMSM牵引系统非线性控制器的正确性和有效性。     

包含零矢量的永磁同步电机直接转矩控制

提出了一种基于包含零矢量模糊逻辑的永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统的实现技术.通过分析零矢量的作用,阐述了将零矢量合理地包含在模糊控制器(FLC)中的方法,使零矢量能够充分发挥在PMSM DTC中保持电磁转矩的特点.通过与以往的包含零矢量的PMSM模糊DTC控制技术进行理论分析和仿真对比,表明本文提出的技术可以有效抑制电磁转矩脉动,取得更优越的运行性能.     

Adaptive output feedback control for a class of nonlinear systems with unknown virtual control coefficients signs

This paper presents a global output-feedback control scheme for a class of nonlinear systems that are transformed via a parameter-independent change of co-ordinates into a form in which there exist three kinds of unknown parameters: one is the unknown virtual control coefficients, one is the unknown parameters that multiply output nonlinearities and the other kind is the unknown parameters that multiply affine functions of the derivative of the measured output with coefficients that are smooth nonlinear functions of the measured output. We use two parameter-dependent changes of co-ordinates to transform the system considered into parametric output-feedback form. One transformation is used to eliminate the difficulty in dealing with unknown virtual control coefficients and the other transformation is used to remove the nonlinearities which are affine functions of the derivative of the measured output with coefficients that are smooth nonlinear functions of the measured output. Then the scheme presented by Ye (IEEE Trans. Automat. Control 2001; 46 :112–115) can be applied to the new system. Global results can be obtained for the overall closed-loop systems without any constraints on the nonlinear terms. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

永磁同步电机系统线性化H∞鲁棒控制

针对内埋式永磁同步电机伺服系统,研究了一种线性化H∞鲁棒控制方法。该方法基于微分几何理论,利用输入输出解耦线性化技术将系统模型转化为线性模型;然后采用最大转矩比电流控制策略增加系统的转矩输出能力;针对负载干扰设计了负载转矩观测器;最后基于线性化模型设计了H∞鲁棒控制器,提高系统对内埋式永磁同步电机系统参数变化的鲁棒性。仿真实验结果表明基于微分几何输入输出解耦H∞鲁棒控制伺服系统有较好的动态性能、抗干扰性能、跟踪性能和鲁棒性能。     

永磁同步电机控制参数设计方法

磁场定向控制(FOC)由于其良好的解耦性、较小的转矩脉动和容易实现等优点,成为最广泛使用的永磁同步电机控制方法。电流环参数设计是磁场定向控制的关键。本文通过对电流环进行分析,采用传递函数分析的方法,在考虑交叉耦合的条件下推导控制参数与电流控制性能的关系,给出控制参数的优化选取原则。     

自适应补偿器永磁同步电机积分型连续滑模控制

考虑参数不确定、齿槽转矩、谐波反电动势及电压源逆变器非线性畸变等非理想因素,为提高永磁同步电机驱动系统对参数不确定及非线性扰动下的鲁棒性、高动态特性,提出一种带自适应扰动补测器的积分型连续滑模控制策略。连续滑模控制器无抖振且保证了闭环系统在参数不确定和扰动下的有界。滑模面上的自适应扰动补偿器一方面降低了滑模控制器增益,另一方面保证了系统渐进收敛。最后,通过仿真分析验证了所提控制策略的有效性和优越性。