基于机械参数辨识的永磁同步电机驱动系统速度环自调试方法

针对永磁同步电机驱动系统在速度控制器未整定时辨识机械参数无法稳速控制的问题,采用了以bang-bang控制器控制转速的控制框架规避了参数辨识过程中的控制器盲调,并据此提出一种基于周期采样数据复频谱分析的伺服系统机械参数辨识方法,同时能够快速辨识伺服传动系统的转动惯量、粘滞摩擦系数及库伦摩擦转矩。基于机械参数辨识结果设计了一种速度环PI参数自整定方法,根据速度环设计的期望相角裕度和开环截止频率自动实现速度环PI参数的计算。整个过程由伺服驱动器自动完成,实现了驱动器速度环的自调试。通过速度环正弦响应和阶跃响应实验验证了本文提出方法的有效性,实验结果显示,转动惯量和粘滞摩擦系数的辨识误差不超过3%,且整定后速度控制性能符合预期。     

基于转动惯量辨识的交流伺服速度调节器自整定研究

针对负载的变化而引起的转动惯量的变化问题,提出了一种基于转动惯量辨识的交流伺服系统速度调节器参数自整定算法.该算法根据速度调节器的参数与系统转动惯量成一定的关系,采用基于扰动观测器(DOB)的转动惯量辨识算法在线辨识系统转动惯量,根据辨识的转动惯量值实时自整定速度调节器的参数,使系统具有良好的动、静态性能.仿真结果充分证明了该转动惯量辨识算法及控制器参数自整定算法是可行、有效的.     

PMSM伺服系统速度环PI控制器参数自整定及优化

针对PMSM伺服系统PI参数自整定方法依赖系统数学模型精确度或优化时间长、整定效率低的问题,提出一种将基于模型和规则的参数自整定思想相结合的参数自整定及优化策略。首先以伺服系统的数学模型为基础,利用速度环开环截止频率和相角裕度等频域性能指标来设计出一个较为适当的速度环PI参数;然后以ITAE为系统阶跃响应的评价函数,并在理论设计的PI参数附近利用二自由度迭代整定法搜索使评价函数获得最小值的速度环PI参数,从而得到使伺服系统工作在最优控制性能的PI参数。实验结果证明,通过该方法优化后的速度环PI参数能使伺服系统具有良好的动态跟踪性能和较强的负载抗扰性。     

基于参数辨识的永磁伺服系统转速自适应控制

针对伺服电机驱动中转速控制器性能因伺服系统参数变化而下降的问题,提出一种基于参数辨识的转速自适应控制方法。对于转动惯量的变化,在连续域建立模型参考自适应系统(MRAS),通过Popov超稳定性理论设计一种比例+积分(PI)型自适应律,提高了惯量辨识的收敛速度和稳态精度。对于负载转矩,提出一种基于中间变量设计的扰动观测器。将辨识值反馈至速度控制器中,实现控制器参数在线自整定。试验结果表明,所提转速自适应控制方法能准确辨识出转动惯量和负载转矩从而进行控制器参数调整,该方法对参数变化具有良好的鲁棒性。     

交流伺服系统转动惯量的辨识及负载转矩观测方法研究

交流伺服系统的工作性能受电机参数及负载扰动的影响很大，有必要对其转动惯量和负载转矩进行在线辨识和观测，并在辨识转动惯量时考虑负载扰动，并据此调整速度PI调节器参数以改善和提高系统的稳态和动态性能。本文提出一种转动惯量辨识的改进方法，用状态观测器对负载转矩进行实时观测，然后再利用模型参考自适应算法对系统的机械参数即系统转动惯量进行辨识。研究了自适应增益对辨识结果的影响。根据转动惯量的在线辨识量，利用最小峰值响应方法对系统速度PI调节器参数进行了自整定。仿真结果验证了算法的有效性。     

基于斜坡响应的实用闭环系统辨识方法及其应用

火电机组在运行过程中,一般不允许进行开环试验,这不利于控制策略的优化。为解决该问题,提出一种基于斜坡响应并考虑前馈控制的闭环系统辨识方法。通过理论分析,推导出包含PID控制器、前馈控制器和二阶惯性加纯延迟系统的闭环系统最小二乘形式,根据运行数据辨识出二阶惯性加纯延迟对象的参数值。在此基础上,提出基于鲁棒性约束的PI控制器参数整定方法,采用最大灵敏度函数作为约束,通过遗传算法对性能指标进行优化,得到优化参数。将所提出的闭环系统辨识方法及控制器参数优化方法应用于某机组的低压加热器,运行数据表明优化后的控制器能够明显提高系统的动态跟踪性能与稳态抗干扰性能,减小动态过程中的超调量和稳态过程中的水位波动范围。     

基于惯量辨识PI自整定永磁伺服电机控制

针对传统PID控制存在的缺陷以及永磁同步电机运行中惯量变化问题,提出了永磁伺服电机惯量辨识PI自整定控制方法。测定电机在匀加速过程中不同时刻转速值,通过转动惯量辨识算法得出转动惯量大小,分析转动惯量与速度环中的参数关系来自动整定控制参数。利用MATLAB工具建立系统仿真模型,并与传统PID控制进行了对比,结果表明:惯量辨识PI自整定控制方法实现了启动高速化、无超调及强抗干扰能力,具有很好的动静态性能,能广泛应用在高精度控制系统中,对解决惯量易变系统提供了一种控制依据。     

基于转动惯量辨识的交流伺服系统自适应扰动观测器设计

在交流伺服系统中,负载转矩及系统转动惯量的变化所引起的扰动将会影响伺服系统的动态性能。本文提出一种基于转动惯量辨识的自适应扰动观测器,以系统运动方程为算法模型,选取包含转动惯量和负载转矩信息且具有较高独立性的待辨识系数作为可调参数,解决辨识过程中因参数耦合的影响而导致算法收敛速度慢以及辨识初期出现波动的问题;同时对负载变化时的辨识结果波动问题进行分析,通过合理选择参数,很好地抑制了该波动。仿真和实验表明:该扰动观测器能够快速准确地实现对转动惯量和扰动转矩的同时辨识,将该扰动观测器与伺服系统矢量控制相结合,可以有效提高系统的动态性能。     

改进型最小二乘法在PMSM参数辨识中的应用

针对带遗忘因子的最小二乘法辨识结果波动大的问题,引入开关控制器,提出了一种新型的最上二乘参数辨识器,当转动惯量发生变化时,通过开关控制对辨识器进行初始化,实现了对参数更快更好的在线辨识.仿真实验表明:该方法克服了传统带遗忘因子的最小二乘辨识器的波动现象,辨识速度快、精度高,可以有效地提高系统性能.     

交流伺服系统速度控制器参数在线整定的简便算法

介绍了一种简便可行的交流伺服系统速度控制器参数整定方法.首先通过电机电流和电压方程以及运动方程推导出转动惯量的计算方法,再根据系统的转动惯量计算出速度控制器参数,在进行多次辨识和计算后,可以得到一组速度控制器参数.通过系统在不同控制参数下对速度阶跃信号响应效果来对辨识结果进行优化,得出最优的控制参数.算法来源于基础的电机理论和经典控制理论.辨识方法简便可行,有较好的灵活性、稳定性和有效性.最后通过试验验证了方法的正确性     

永磁同步电机伺服系统参数自整定策略

针对传统PI控制存在的缺陷以及永磁同步电机伺服系统运行过程中转动惯量变化的问题,提出了永磁同步电机转动惯量在线辨识PI自整定的控制方法.在伺服系统运行过程中,通过模型参考自适应算法在线辨识转动惯量,对系统中的电流环、速度环以及位置环进行参数整定.建立伺服系统仿真模型,并与传统PI控制方法进行对比.研究结果表明,参数自整...     

伺服增益对电气刚度的影响分析

伺服增益是影响伺服控制系统动态性能的主要因素之一.以永磁同步电动机(PMSM)伺服系统的速度控制作为研究对象,基于伺服系统电气刚度的研究,针对不同频率的外界扰动,调整PI速度控制器增益或者系统总转动惯量,从而能够快速、准确地提高伺服系统的电气刚度,并提出了对交流伺服控制器参数进行整定的一种思路,且通过控制器的控制模型试验得以验证,得出实用的结论.     

基于QFT的永磁同步电机伺服系统PID控制器的设计

针对永磁同步电机(PMSM)伺服系统在运行过程中因转动惯量变化而带来负面影响的问题,提出了基于定量反馈理论(QFT)的PID控制器的设计方法。通过将转动惯量视为参数变化量,从而获得了被控对象的不确定性模型,然后设计性能指标,运用QFT,在Nichols图上合成了PID型控制器。仿真和试验结果表明,所提方法有效改善了PMSM伺服系统转动惯量变化带来的影响,提升了系统的鲁棒性。最后,通过与PI控制器的对比表明了其优异性。     

基于重构系统的永磁交流伺服系统在线转动惯量辨识

为了使伺服系统在负载变动下得到优良的动态响应,提出了一种基于实际电机控制系统输入输出构建的非线性可调重构模型,对实际系统进行重构,并根据收敛之后的重构模型参数,完成电机关键机械参数的准确辨识。其中,全维观测器用来获得电机负载转矩状态观测量,与输入电磁转矩一同作为所构建的自适应机构的输入参数;当可调重构系统的输出与实际系统的输出为无差收敛时,实现对实际系统的重构。仿真和试验验证了该方法的可行性和有效性,能够对模型中预设的不同转动惯量进行准确的辨识。     

Real-time gain tuning of PI controllers for high-performance PMSM drives

In this paper, a new and practical real-time gain-tuning method for proportional plus integral (PI) controllers has been formulated and implemented, using the speed control of a permanent-magnet synchronous motor drive system as a testbed. While the novel strategy enhances the performance of traditional PI controller greatly and proves to be a completely model-free approach, it also preserves the simple structure and features of PI controllers. The essential idea is as follows: (1) according to the system dynamics to step variation, define a performance index to evaluate the system response; (2) based on the monotonous relationship between the performance index and an intermediate PI gain parameter, this latter parameter is estimated with a modified binary search algorithm in order to improve the performance index; and (3) finally, PI gains are calculated and renewed according to the estimated intermediate gain parameter. Experiments have been thoroughly carried out to test the proposed method under different conditions. Besides being simple and easy to implement for real-time applications, the proposed method also possesses features such as versatility, stability, and effectiveness.     

基于多滑模变结构的双向并网变换器虚拟惯性控制策略

针对直流微电网惯性低、母线电压抗干扰能力差的问题,以双向并网变换器为控制对象,提出一种基于多滑模变结构的虚拟惯性控制策略。内环采用基于指数趋近律的滑模电流控制,快速跟踪并网电流给定值,提高系统的响应速度。外环建立虚拟惯性控制方程与电压滑模面结构,增强直流微电网的惯性,平抑直流母线电压波动。通过小信号扰动法和Nyquist判据证明了双向并网变换器在所提控制策略下的稳定性。最后,搭建了相应的仿真模型和StarSim HIL硬件在环实验平台。仿真及实验结果表明,与基于PI控制和无源控制的虚拟惯性控制策略相比,文章所提控制策略具有更好的动态、静态特性,提高了直流母线电压的稳定性。     

含基于PI控制受端二次调频的特高压直流虚拟同步控制策略

在传统控制策略下,特高压直流（ultra high voltage direct current, UHVDC）输电系统缺乏惯性和阻尼特征,不能响应交流系统频率变化。针对上述问题,首先,提出一种基于虚拟同步发电机（virtual synchronous generator,VSG）技术的UHVDC输电系统双端换流站控制策略,该方法保留了同步发电机转动惯量和阻尼系数2个关键参数;其次,改进了虚拟转子中频率的计算方法,并加入了基于PI控制器的受端二次调频环节;最后,针对负荷突变情况,在Matlab/Simulink中搭建了一个双端VSG系统模型进行仿真。结果表明,该控制策略具有惯性和阻尼特征,能够减小频率波动幅度、速度和超调量,抑制直流系统电压波动,同时实现频率的无差调节。     

基于虚拟同步发电机控制技术的V2G系统研究

随着新能源汽车的普及,V2G(Vehicle-to-Grid)技术受到越来越多的重视。针对电动汽车并入配电网低惯性的特点,选取虚拟同步发电机控制技术(VirtualSynchronousGenerator, VSG)作为控制方案,结合同步发电机的功角曲线和转动惯量的特性,提出了一种转动惯量的自适应控制算法。利用有功转子环节功率变化量与频率变化量之间存在一阶惯性的特点,通过分析转动惯量与此一阶惯性环节时间常数之间存在的关系,设计了转动惯量的自适应控制算法。并分析了同步发电机的调差系数、阻尼系数与下垂系数之间的关系。最后在Simulink仿真平台搭建模型,验证了所提算法的有效性。     

基于FCB试验的转子转动惯量计算

汽轮机转子转动惯量测取,主要是通过甩负荷试验计算得来。现在很多电厂都要进行机组快速甩负荷（FCB）试验,鉴于FCB试验也有对汽轮机调节系统动态特性的考核作用,而FCB试验和常规甩负荷试验又都是破坏性试验,对汽轮机转子的寿命有一定影响,所以大多数电厂希望只进行FCB试验,并能达到常规甩负荷试验的目的。目前国内尚未有通过FCB试验进行转子转动惯量计算的方法,因此基于FCB试验的转子转动惯量的计算将非常有必要。介绍了常规甩负荷试验计算转子转动惯量的方法,提出了基于FCB试验计算转子转动惯量的方法,并将2种计算方法进行了对比。结果表明基于FCB试验计算与常规甩负荷试验的结果差值为1.29%,可以认为此种计算方法可以替代常规甩负荷试验。     

计及等效转动惯量的储能最优调频控制方法

未来电网侧大规模储能将承担系统更多调频任务,因此研究储能系统提供的等效转动惯量是十分必要和有益的。根据系统频率变化等效原则,研究了储能系统转动惯量计算方法,同时比较了典型控制方式下的储能系统转动惯量特性,给出了储能系统不同控制方式的应用场景。根据储能系统不同控制方式下的等效转动惯量特性,给出了一种最优调频控制方法。通过建立仿真环境,对不同控制方式下的储能转动惯量进行计算,对储能系统不同控制方式在频率变化的不同阶段进行分析,验证了理论分析结果的正确性及最优调频方法的有效性。