基于改进滑模趋近律和非线性干扰观测器的PMSM位置跟踪

针对永磁同步电机（PMSM）在实际运行过程中会受到参数摄动和外界不确定干扰等非线性因素影响,导致电机控制性能下降,位置跟踪精度降低。提出将滑模控制（SMC）与反演控制(Backsteeping Control)结合设计非线性控制器,对反演滑模控制中的趋近律做出改进,提出一种基于指数趋近律的双幂次趋近律,并利用非线性干扰观测器（NDOB）观测和估计干扰,对其进行补偿。最后利用Matlab/Simulink进行仿真,结果显示：该方法在一定程度上提高了电机位置控制精度,减小了位置跟踪误差,同时增强了系统抗干扰能力。     

永磁直线伺服电机L2鲁棒控制的研究

对永磁直线电机伺服系统提出非线性L2鲁棒控制.给出电机的非线性数学模型,在此基础上,为实现对速度和电流的准确跟踪,建立了误差系统的动态模型;将跟踪和干扰抑制归结为L2设计问题,通过构造适当的存储函数得到描述系统L2控制器的两个定理;证明定理给出的控制器能满足干扰抑制和系统的渐进稳定.仿真结果表明,用该方法设计的系统能很好的抑制扰动和跟踪给定,满足对高性能永磁直线伺服系统控制的要求.     

感应电机非线性反馈补偿控制

针对含有不确定项非线性系统的控制问题,依据Lyapunov理论,提出了具有参数不确定性的一类非线性系统的鲁棒稳定和跟踪控制算法,将系统的数学模型分解为标称子系统和不确定子系统,设计非线性反馈补偿控制律实现预期的控制目标,并将该算法应用到转子磁场定向的感应电机控制中,以解决转子电阻时变且难以测量、不确定性会影响到电机的动态性能问题。通过仿真验证了设计方法的可行性,能够保证即使在转子电阻偏离其标称值时,转子磁链和转子转速具有稳定跟踪性能。     

感应电机无源性分析及自适应控制

感应电机由于其变量非线性耦合、转子电量难以测量、电机参数时变性这3方面的问题，导致交流调速控制复杂。无源性控制理论应用于感应电机控制是一种全新的方法，其控制律是全局定义的，无输入输出线性化解耦奇点问题，是间接磁场定向控制。证明了感应电机转子磁链子系统的无源性，找到系统能量耗散特性方程中的无功力，它不会影响系统的稳定性，得出无需转子磁链观测反馈即能稳定跟踪转子磁链的参考值，同时考虑电机转子电阻在运行中发生未知变化，设计自适应调节器使系统对转子电阻呈现鲁棒性，构建了带电流内环速度控制系统。该方案保证转矩、转子磁链及转速的渐进跟踪，使调速系统具有良好的动静态性能，易于实现。仿真验证了设计的控制系统的有效性和先进性。     

基于干扰观测器的永磁同步直线电机自适应PID控制

针对永磁同步直线电机精确速度跟踪的问题,提出一种基于干扰观测器的自适应PID控制器。针对基于矢量控制的直线电机模型设计非线性干扰观测器进行干扰观测。同时,基于李雅普诺夫稳定性设计超限补偿控制器以及在线更新的投影自适应律使PID控制律始终跟随反馈控制律。最后通过试验分析结果,证明了该控制策略有更好的动态性能及鲁棒性。     

感应电机全阶状态观测器及其无源性转速控制

为了实现感应电机的高动态调速性能,针对电机的非线性本质,提出了一种基于全阶状态观测器及其转速自适应估算的感应电机无源性转速控制方案。在基于感应电机无源性与稳定性分析的基础上,设计了渐近稳定转矩跟踪无源性控制器。针对无源控制律所需转子电流难以观测的问题,提出了一种旋转坐标系下以转子电流和转子磁链为状态变量的全阶状态观测器,并应用该观测器对转速进行估算,实现了感应电机无速度传感器的无源性转速控制。仿真结果表明该控制方法易于实现,采用全阶观测器观测转子电流值和估算转速值更为准确,显著提高了感应电机的动静态性能。     

包含静止无功补偿器的电力系统非线性控制研究

研究包含静止无功补偿器的电力系统非线性控制的一种新方法.文中首先给出包含静止无功补偿器的电力系统非线性数学模型,再利用广义哈密顿(Hamilton)系统理论,对其进行哈密顿实现,并提出了一种L2增益意义下的干扰抑制方法,得到了实现干扰抑制的控制规律.详细阐述了该方法的理论依据和控制律的具体设计过程.单机无穷大系统情况下的仿真结果表明,该方法所设计的控制规律能有效抑制干扰的影响,提高电力系统暂态稳定性.     

变频调速非线性L_2增益控制

针对感应电机中变量的非线性耦合、模型参数不确定性和外界干扰等问题,将电机转子电阻与负载转矩作为系统变参数,基于系统鲁棒耗散的特点,提出了一种满足Hamilton-Jacobi-Issacs不等式的非线性自适应的鲁棒L2增益算法的感应电机交流调速控制策略.在线自动调整变参数方法,可以保证系统对转子磁链、转速及负载转矩的渐进跟踪性能,且控制算法简单易于理解.理论分析和仿真结果表明,设计所获得的系统具有良好的鲁棒性能和快速响应能力.     

感应电机新型自适应矢量控制极低速与零速稳定性研究EI北大核心CSCD

基于传统转速自适应律全阶观测器的感应电机无速度传感器矢量控制在极低速和零转速情况下不稳定的问题,该文提出新的反馈增益矩阵和新型转速自适应律的设计方法。逆变器非线性电压误差和定子电阻参数变化是造成电机极低速和零速不稳定的根本原因,其导致定子励磁电流误差增大,进而影响转子磁链误差增大,最终致使忽略磁链误差项的传统转速自适应律不再适用。因此,尽可能减小励磁电流误差和设计新型转速自适应律是确保感应电机极低速和零转速稳定的关键。通过添加数学公式上励磁电流误差项为零限制基于励磁电流误差收敛设计的反馈增益矩阵;并且推导出相比传统转速自适应律下的无近似和省略部分的新型转速自适应律,从而达到在改良后的全阶磁链观测器和新型转速自适应律下感应电机矢量控制全速度稳定的效果。通过3.7kW感应电机的dSPACE控制实验平台对该方法进行验证,该方法在额定负载条件下极低速和零转速下能稳定运行,表明该方法具有很好的稳态和动态性能。     

一种感应电机转动惯量的瞬态辨识方法

为了在无速度传感器运行模式的感应电机上实现高性能控制,实现转动惯量的准确辨识,提出一种感应电机的转动惯量瞬态辨识方法。根据感应电机的定子电压、电流信号计算转子磁链、转速、转矩,构建转动惯量的自适应律。该方法能在无机械式速度传感器的前提下用于感应电机瞬态过程,仿真与实验结果表明了转动惯量自适应律的正确性和有效性。     

基于神经网络的现代感应电机自适应L2鲁棒控制

提出一种用于现代感应电机调速的自适应L2鲁棒控制方法。采用反步法(backstepping)推导出2个自适应L2鲁棒控制器，这2个控制器1个控制转速和磁链外环，1个控制定子电流内环。考虑了由感应电机定转子电阻、转动惯量和负载转矩的不确定性造成的扰动，采用RBF(radial basis function)神经网络来补偿这些扰动。提出的控制器可以和1个转子磁链观测器联用。应用转子磁链定向模型固有的解耦性质和HJI(Hamilton-Jaccobi-Issacs)不等式，从全局上证明了控制系统的鲁棒性。仿真结果表明，提出的控制方法对感应电机的不确定性有很强的鲁棒性，且具有很高的动态性能。     

永磁无刷直流电动机场路耦合运动时步有限元分析

提出一种适用于永磁无刷直流电动机的场路耦合运动时步有限元分析方法，解决了电机在非正弦供电时的场路耦合分析问题。电路中考虑了开关元件换流重叠过程和绕组中点的电位波动。给出了控制电路与电磁场方程耦合的时步有限元单元分析方法，采用改进的有限元运动边界处理方法--插值运动边界法解决转子运动问题。应用上述模型对1台无刷直流电动机的进行分析，计算结果和样机的实测波形吻合。该方法也适用于其他非正弦供电电机的场路耦合有限元分析。     

开关磁阻电动机滑模位置观测器优化设计研究

针对开关磁阻电动机的无位置传感器控制问题,设计了滑模观测器实现转子位置的观测。通过设计使用高精度磁链模型、绕组电阻在线估算算法和抖振抑制算法,使观测器的性能得到优化。仿真和实验结果表明,所设计的滑模观测器具有较高的精度和鲁棒性,转子位置观测效果好。     

Slip-Frequency-Type Vector Control Equivalent to Flux-Feedback Vector Control Using Flux Observer

The slip-frequency type vector control and the flux-feedback type vector control arc typical control methods of induction motors. It is shown that the two methods are similar except for a frame of reference. The flux-feedback-type vector control using the rectangular coordinate uses vertical and horizontal components of the rotor flux. The slip-frequency type vector control using the polar coordinate employs absolute value and angle of the rotor flux. Usually, the flux-feedback vector control does not use the rotor flux model but instead, the rotor flux observer for flux estimation. On the other hand, the slip-frequency type control uses the rotor flux model. Therefore the slip-frequency type vector control using the rotor flux observer is proposed. The proposed method is equivalent to the flux-feedback type vector control using the rotor flux observer. Then it is more robust than the conventional slip-frequency type vector control.     

基于自适应内模控制的异步电机电流调节

提 出了异步电机矢量控制中定子电流的自适应内模控制（ＩＭＣ）及调节器的设计方法。首先,根据ＩＭＣ原理设计异步电机电流调节器,用矩阵奇异值分析了ＩＭＣ电流调节器的鲁棒性,然后用最小二乘法对模型参数进行辨识。最后将其应用于异步电机转子磁场定向的矢量控制中。通过对电流调节器传递矩阵函数的仿真及用ＤＳＰ实现的异步电机矢量控制运行实验,验证了自适应ＩＭＣ电流调节器的良好性能。     

无轴承永磁同步电机的转子磁场定向控制研究

无轴承永磁同步电机由于功率密度大、转矩脉动低等优良特性受到了高度重视。文中针对一类表面贴装式无轴承永磁同步电机，详细推导出径向悬浮力表达式，建立了准确的数学模型。针对电磁转矩和径向悬浮力之间耦合的特点，采用了基于转子磁场定向的控制策略来实现这类无轴承永磁同步电机的非线性解耦控制。实验证明了该控制算法的有效性。该控制算法对插入式转子结构和内装式转子结构的无轴承永磁同步电机的控制系统设计具有一定的借鉴作用。     

Selection criteria of induction machines for speed-sensorless drive applications

Induction motors, both three and single phase, are used extensively for adjustable-speed drives' applications. These machines are structurally very robust and are a primary source of motive power and speed control where DC machines cannot be used. For closed-loop control of these machines, sensorless speed estimation is usually preferred. Among the current estimation techniques available for speed-sensorless induction motor drives, speed measurement based on rotor-slot-related harmonic detection in machine line current happens to be a prominent one. While these harmonics can be strong in certain kinds of machines, some other machines may exhibit very weak rotor slot harmonics that can be obscured by noise. Skewing, slot shapes and types, structural unbalances, etc., also have a prominent effect on the detectability of these harmonics. This paper attempts to investigate this problem based on the interaction of pole pairs, number of rotor bars, and stator winding. Although the analysis and experimental results have been mainly provided for three-phase squirrel-cage induction motors, single-phase and slip-ring induction motors have also been addressed. Further, it has been shown that eccentricity-related fault detection could also be easily accommodated with this kind of speed detection technique at no or negligible extra cost when certain motors are selected.     

感应电机的神经网络自适应L2鲁棒控制

针对感应电机控制中存在的参数不确定性,基于反步法(backstepping)设计了感应电机的神经网络自适应L2鲁棒控制器,提出了控制器和一个转子磁链观测器联用,考虑了磁链估计误差.控制器用径向基函数神经网络(RBFNN)补偿定、转子电阻,及负载转矩和磁链估计误差的不确定性.根据HJI(hamilton-jaccobi-issacs)不等式证明了该控制系统的鲁棒性和稳定性,避免了直接解HJI不等式.仿真结果表明,提出的控制方法对于所考虑的不确定性是鲁棒的,对转速和转子磁链参考信号跟踪精确度高,不必假设所有的状态变量可测量,适用于高性能的感应电机控制系统.     

笼型异步电动机转子断条故障新特征

根据笼型异步电动机转子断条故障的基本规律与正弦信号希尔伯特变换的物理意义,将希尔伯特变换、频谱分析/校正与自适应滤波技术相结合,以获取定子电流滤波信号的希尔伯特模量,指出其在复平面所占面积可反映转子断条故障存在与否,且其数值伴随故障程度的加剧而增大.仿真与实验数据分析验证了这一规律.进而提炼出笼型异步电动机转子断条故障新特征--定子电流滤波信号希尔伯特模量回转半径.仿真与实验数据表明,该特征对于转子断条故障灵敏,并对电机负载状况呈现一定的鲁棒性,将其应用于笼型异步电动机转子断条故障检测可行.     

基于多重信号分类与模式搜索算法的笼型异步电动机转子断条故障检测新方法

提出了一种基于多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)与模式搜索算法(pattern search algorithm,PSA)的异步电动机转子断条故障检测新方法。MUSIC方法对于短时信号具备高频率分辨力,可以准确计算转子断条故障特征分量以及其他分量的频率;但对诸频率分量幅值和初相角则无法准确求解。因此引入PSA确定诸频率分量的幅值、初相角,并对1台Y100L-2型3 kW笼型异步电动机完成了转子断条故障检测实验。实验结果表明:基于MUSIC与PSA的异步电动机转子断条故障检测方法切实可行,适用于负荷波动、噪声等干扰严重情况。