基于改进二阶滑模控制器的PMSM控制策略研究

永磁同步电机矢量控制系统中,PI控制器对永磁同步电动机参数变化敏感,严重影响控制性能。对传统滑模观测器(SMO)进行改进,使得增益随电机参数自适应变化,将SGN函数改成连续函数SIGN函数,设计Super_twisting控制器,在实现转速估计的同时,进一步减小系统的误差。仿真表明,自适应增益观测器能够准确地观测转速和位置,与PI控制相比,基于Super-twisting滑模控制器的电机转矩和转速脉动减小,响应速度更快。     

基于自抗扰控制器的内置式永磁同步电机无位置传感器控制

位置传感器故障是内置式永磁同步电机可靠性降低的重要原因之一。针对无位置传感器算法中滑模观测器存在观测角度滞后和系统抖振的缺陷,提出了一种以自抗扰控制器为核心的无速度传感器控制方法。该方法基于内置式永磁同步电机的扩展反电动势模型,重新设计了适用于其电流内环的自抗扰控制器,使之不再依赖于永磁体磁链参数。针对位置和速度估计问题,系统将扩展反电动势纳入未知扰动,采用状态扩张观测器对其进行估计,最后使用锁相环生成转速和转子位置。仿真和实验结果表明,该控制策略能够准确估计电机转子位置,并具有很好的稳态性能。     

内置式永磁同步电机无位置传感器控制

基于滑模变结构理论和包含扩展反电势的永磁同步电机(PMSM)数学模型,构造了估算转子位置角度的滑模观测器,并在此基础上提出了一种内置式永磁同步电机(IPMSM)矢最控制系统的无位置传感器控制方法.引入随转速变化的幅频增益km,以增大滑模观测器无位置传感器控制系统的调速范围;采用以估算转子位置角正弦矢量为状态矢量的模型参考自适应观测器估算转子角速度,避免因角度微分而引起的噪声误差,实现对转子角速度的快速精确估算.仿真分析和试验结果验证了该方法的有效性和可行性,具有实用价值.     

基于改进双滑模的永磁同步电机无传感器控制

针对永磁同步电机中速度环传统比例积分控制(proportional integral,PI)超调量过大与传统滑模观测器(sliding mode observer,SMO)存在的高频抖振等问题,提出一种基于新型微分积分滑模控制器及新型滑模观测器的无感控制方法。该方法用新型微分积分滑模控制器代替PI控制器,采用连续函数代替开关函数以减轻抖振,用指数趋近律设计滑模观测器并估计反电动势,并根据反电动势设计自适应律以避免低通滤波器的使用,得到较为精确的转子位置。最后通过MATLAB/Simulink搭建模型,结果表明该方法具有削弱抖振、无超调、准确估计转子位置的特点,转速最大误差从18下降至2.5 r/min,转子位置误差从0.048下降至0.021 rad。     

表贴式永磁同步电机转速环复合PI无位置传感器控制

针对传统永磁同步电机转速环PI控制下转速跟踪性能差的问题,设计一种复合PI无位置传感器应用于表贴式永磁同步电机转速环控制系统。在传统PI控制的基础上,转速环采用积分钳位型抗积分饱和方法,增加给定输入微分前馈环节和控制增益环节,增强转速环系统跟踪响应性能。分析无阻尼自然频率和阻尼比两者参数选取对系统转矩扰动和角速度测量噪声抑制能力的影响,证明系统抗转矩扰动性能与抑制噪声性能之间存在矛盾。针对该问题,设计以电机转子角速度为状态变量的新型滑模观测器对角速度进行观测,将其直接引入至转速闭环系统反馈,避免角速度反馈噪声对转速跟踪性能造成影响。实验结果验证了该理论分析的正确性与控制策略的可行性。     

两级滤波滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

实现永磁同步电机矢量控制的前提在于电机转速与转子位置信息的准确获取,为此设计了一款基于两级滤波的滑模观测器用来对电机的转子位置和速度进行估算。第一级滤波的输出反馈给电流观测器,第二级滤波的输出用来计算转子的位置,并采用分段线性补偿对位置估算误差进行补偿。给出了永磁同步电机无位置传感器控制系统方案,分别对滑模观测器的电流观测、反电势观测、位置和速度估算、负载扰动和动态过程进行了仿真分析,验证了该滑模观测器算法的可行性。搭建了控制系统实验平台,分别对启动过程、反电势观测、位置和速度估算以及变参数控制进行了实验研究,验证了该滑模观测器算法的正确性。仿真和实验结果表明:该滑模观测器能够快速和准确的跟踪电机转子的位置和速度,系统具有响应快、鲁棒性强的特点。     

基于新型指数趋近率和转子位置观测器的PMSM积分滑模控制

基于传统指数趋近率的滑模控制系统因复杂性较低,在永磁同步电机(PMSM)中被广泛应用.但当滑模控制系统在做趋近运动时,存在明显抖振,其精度无法应对复杂情况.为了抑制抖振和提高永磁同步电机控制系统的抗外部干扰能力,提出了一种新型指数趋近率,并在该趋近率中使用连续切换函数来平滑控制信号.为进一步降低处理信号时产生的高频扰动,滑模控制器采用了积分型控制器.针对转子位置的估计精度问题,依据龙伯格线性观测器设计了转子位置观测器.仿真结果可以看出,基于新型指数趋近率的积分型滑模控制器和转子位置观测器不仅改善了滑模抖振问题,使系统抗外部扰动能力得到增强,而且对转矩和电流的超调和脉动问题进行了优化.     

一种新型的内置式永磁同步电机无位置传感器控制策略

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)在低速域运行时模型参考自适应观测器对电机参数变化敏感、位置检测精度低以及鲁棒性差等缺点,提出了通过利用电机本体的参考模型和相应可调模型的差值构造滑模面,取代了传统模型参考自适应观测器中采用PI调节器作为自适应机构的做法,并且采用模糊控制器自适应调整滑模增益以抑制滑模运动的抖振。在MATLAB/Simulink环境下搭建了仿真模型。仿真表明:在外部扰动以及电机参数变化时,估计转速和转子位置均能跟踪到实际的转速和转子位置。     

基于卡尔曼滤波滑模变结构转子位置观测器的 PMSM 无差拍控制

针对永磁同步电机(表贴式永磁同步电机)无转速传感器矢量控制系统,设计了新的滑模观测器进行转子位置和转速的观测。在通常滑模电流观测器基础上,采用sigmoid函数代替常数切换函数在一定程度上减小了抖振,采用扩展卡尔曼滤波器代替常用低通滤波器,用锁相环技术完成了转速的提取。用李亚普诺夫稳定性定理证明了设计的滑模变结构观测器的渐进稳定性。提出在同步旋转轴系下的一种基于无差拍算法的永磁同步电机离散化电流预测控制方法以提高电机电流环的性能。通过实验验证了设计的滑模观测器和无差拍控制器有效性和可行性。     

基于滑模观测器的无轴承永磁同步电机无速度传感器矢量控制

为解决无轴承永磁同步电机矢量控制系统中传统机械式传感器带来的成本及可靠性等问题,将滑模观测器技术应用到其控制系统中。该系统采用滑模面及滑模等效控制方法,并基于转矩绕组观测电流和其实测电流差值构建滑模面,观测电机反电动势,从而实现转子位置角及转速的精确估算。利用MATLAB仿真软件构建了无速度传感器运行仿真系统,对电机转速、转角信号进行辨识。仿真结果表明:滑模观测器的转角、转速信号辨识精度较高,并能满足无轴承永磁同步电机无速度传感方式的稳定悬浮运行要求。     

基于线性磁链的IPMSM位置检测技术

针对内嵌式永磁同步电机(IPMSM)很难在静止坐标系下利用磁链预估转子位置的问题,在基于线性磁链的IPMSM数学模型的基础上,用电流观测误差构建滑模平面,提出了一种用滑模观测器来预估转子位置和速度的方法。该方法解决了外加低通滤波器引起的预估磁链的相位滞后,提高了位置和速度估算的鲁棒性。建立场路耦合模式下的IPMSM全数字无位置传感矢量控制仿真系统,精确地反映永磁同步电机与控制系统的相互耦合特性,并搭建和仿真系统一致的实验平台。实验结果与仿真结果表明该设计方法的正确性和可实现性。     

永磁同步电机无位置传感器混合控制策略

转子位置混合观测策略对于实现无传感器内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)全速域运行非常关键。针对IPMSM无传感器矢量控制系统,提出一种由高频信号注入法与反电动势模型法的位置误差信息相融合的混合观测方法。低速运行时注入脉振高频电压信号,通过对高频电流幅值处理获得转子位置误差信号,中高速运行则通过反电动势模型滑模观测器获得位置误差信息,对两种方法所得位置误差信号进行归一化处理,并根据运行转速对归一化后的位置误差信号以加权的方式进行信息融合。通过一个软件锁相环获取混合位置观测值,并分析混合观测器的稳定性及参数设计。最后通过2.2kW IPMSM无传感器矢量控制系统验证了控制策略的有效性。     

无传感器永磁同步电机控制系统设计

针对永磁同步电机无传感器控制问题,设计了一种滑模观测器用于估算电机转子位置和速度.该滑模观测器采用参数可调的曲线函数作为开关函数进行连续控制,有效削弱系统"抖动",改善了系统结构,对参数摄动和不确定因素有很强的鲁棒性.     

永磁同步电机无速度传感器控制系统研究

介绍了一种基于TMS320LF2808型DSP芯片实现的无位置传感器永磁同步电机全数字控制系统。该系统采用滑模变结构观测器来获得转速和转子位置,与传统的观测算法相比,该方法低速时的转角估计误差显著减少。该系统充分利用了DSP片内资源丰富、运算速度快的特点。实验结果表明系统获得了良好的控制性能。     

无传感器内置式永磁同步电机低速运行转子位置鲁棒观测器

低速运行控制是无位置传感器内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)控制系统的关键技术。为了改善无传感器IPMSM矢量控制系统的低速性能,研究了一种基于高频信号注入的转子位置鲁棒观测器,以使位置观测环节具有较强的抗负载扰动能力。在分析扰动转矩可能导致观测器收敛到磁极相反位置问题基础上,针对扰动转矩特性对转子位置鲁棒观测器的结构进行设计。根据阶跃式和斜坡式扰动转矩特性及位置观测误差期望指标,采用极点配置的方法对观测器反馈增益矩阵参数设计进行分析。通过IPMSM无传感器矢量控制系统验证了该转子位置鲁棒观测器的有效性。     

基于改进 SMO 的无传感器 IPMSM 转子位置估计

为了优化传统滑模观测器(sliding mode observer,SMO)的高频抖振、响应时间长、估算误差大等问题,提出一种改进SMO.将传统SMO中的符号函数替换为新型分段指数函数来减少系统的高频抖振,舍弃误差较大的反正切算法,使用锁相环估算出IPMSM的转速和转子位置信息.使用Lyapunov稳定判据证明了改进SMO的稳定性,并通过MATLAB/Simulink搭建了基于内置式永磁同步电机的改进SMO无传感器控制策略模型,并进行仿真分析.仿真结果表明相比于传统SMO,改进SMO的转子位置估计误差从0.05优化到0.025 rad,系统转速估计响应时间减少50％,转速估计误差减少85％.证明了改进SMO有更高的动态性能和估计精度.     

基于扩展反电势估算的内插式永磁同步电动机无传感器控制

提出一种基于扩展反电势估算的内插式永磁同步电动机(IPMSM)无传感器控制策略，拟用于永磁无轴承电机地无位置/速度传感器运行。定义了包含传统反电势及定子电感位置信息的扩展反电势(Extended EMF, EEMF)，以此建立静止坐标系中的IPMSM新型数学模型。通过滑模观测器对两相静止坐标系中分量EEMF的估算检测出转子的空间位置；基于Lyapunov函数分析观测参数的收敛性；采用模型参考自适应算法得到了转子的估算速度。实验运行验证了该无传感器控制策略的有效性。     

基于混合终端滑模观测器的永磁同步电机位置和速度估计方法

传统滑模观测器受固有抖振特性影响,且有低通滤波器带来的反电动势观测幅值削弱和观测相位偏移,从而导致永磁同步电机(PMSM)控制精度降低。为解决该问题,提出了一种基于二阶混合终端滑模观测器的PMSM位置和速度估计方法。基于线性滑模与混合终端滑模的二阶滑模切换面,设计合理的滑模控制律,有效抑制传统滑模方法的固有抖振特性,并且能够避免使用低通滤波器所带来的反电动势观测幅值削弱和相位偏移问题,有效提高转子位置和转速的估计精度。在此基础上,进一步分析了该滑模观测器对于电机定子电阻和电感参数摄动的鲁棒性。试验结果证明了所提混合终端滑模观测器的有效性、实用性和优越性。     

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.