基于新型双滑模结构的永磁同步电机控制策略

针对传统永磁同步电机无感矢量控制系统中存在转速超调、强抖振以及鲁棒性差等问题,在位置环提出了一种以边界层可变的分段函数作为切换函数的新型全阶滑模观测器(NFSMO)并引入模糊控制模块实现对新切换函数边界层的自适应调节,使系统的高频抖振问题得到有效削弱以及提高了转子位置的观测精度;在速度环提出了一种新型趋近律与改进型扩展状态观测器(IESO)相组合的新型速度滑模抗扰动控制器(NSMDC),结合最大转矩电流比(MTPA)拟合模块能够有效降低扰动误差对系统造成的影响,提高系统的稳态性能。仿真结果表明：与传统方法相比,新型双滑模控制方法不仅能够有效改善系统的滑模抖振,且具有更优的抗干扰性和稳定性。     

基于滑模模型参考自适应系统观测器的永磁同步电机预测控制

针对一种三电平驱动的永磁同步电机控制系统,设计了一种无速度传感器有限集预测控制策略。首先,针对三电平逆变器驱动电路,采用有限集预测控制策略将其开关控制矢量看成一个有限集,在此有限集中搜索使目标函数最优的开关矢量,目标函数选择为输出误差电流,保证了电机定子电流波形的质量。其次,基于滑模模型参考自适应系统(MRAS)方法,利用电机本体的参考模型与电流模型的输出误差构造滑模面,设计了电机速度观测器,以改善位置和速度估计精度并提高系统的鲁棒性,并分析证明其稳定性。实验结果表明预测控制器较传统PID控制器能够提高定子电流波形质量,同时观测器能够较精确地估计永磁同步电机转子位置和速度,具有较好的鲁棒性。实现了对永磁同步电机的无传感器预测控制。     

永磁同步电机改进型全阶滑模观测器无传感控制

针对传统全阶滑模观测器在运行过程中系统抖振大及观测精度低的问题,提出了一种可控边界层的全阶滑模控制策略。引入归一化锁相环进行转速估计,避免参数变化对估计值的影响,使转子位置识别更加精确。利用Lyapunov方程证明了算法的稳定性。最后通过仿真和试验验证了改进型全阶滑模观测器无传感控制策略的可靠性和准确性。     

基于滑模观测器估计误差反馈的永磁同步电机转速控制策略

针对高精度伺服调速系统的永磁同步电机(PMSM)响应速度慢、转速跟踪性能差和转矩脉动大等问题,提出一种基于滑模观测器(SMO)估计误差反馈的永磁同步电机转速控制策略。首先,在永磁同步电机矢量控制基础上设计以滑模观测器转速估计误差实时分配转速PI控制和滑模控制(SMC)的复合控制策略; 其次,利用滑模观测器转速、转角估计误差设计转角速度补偿调节器对转速实时补偿,由此进行误差的转速补偿控制。最后,结果表明基于滑模观测器估计误差反馈的永磁同步电机转速控制策略相较于PI控制和滑模控制具有较小的超调量、良好的平稳性和较强的抗扰能力等优点     

三相永磁同步电机单电流传感器矢量控制策略

为提高三相永磁同步电机单电流传感器条件下的控制性能,提出了一种基于全阶滑模观测器和准比例谐振调节器的电流重构方法。该方法首先在两相静止坐标系下以电流和扩展反电动势为观测量,建立了全阶滑模观测器的数学模型。然后利用准PR调节器对未知相电流误差进行重构,以获得全阶滑模观测器所需要的电流误差信息。最后利用观测器估计的电流信息实现高性能的闭环矢量控制,并给出了观测器和准PR调节器的参数设计方法。相较于传统的低通滤波器与PI调节器的控制方法,所提方法实现简单并且避免了低通滤波器造成的相位滞后和幅值衰减问题。半实物实时仿真结果表明,新方法在不同工况下的dq轴电流谐波减小10%~20%,并且具有更高的转矩控制精度和更好的动态性能。     

基于扰动观测器的永磁同步电机鲁棒电流预测控制

针对传统的矢量控制电流环动态性能差、PI参数设定繁琐且精度低等缺点,对电机的无差拍电流预测控制展开了研究,然而传统无差拍电流预测控制缺少反馈校正的模块,因此其抗干扰性能力差。为减小电机参数扰动的影响,引入了鲁棒电流控制策略并加入了扰动观测器,通过前馈补偿与反馈补偿相结合的方式消除系统的扰动量,从而提高控制系统鲁棒性。通过在Simu l i n k环境下搭建仿真模型,验证了理论的正确性。仿真结果表明,设计的电流控制算法具有良好的静态和动态控制性能。     

永磁直线同步电机改进预测电流控制

永磁直线同步电机(PMLSM)预测电流控制(PCC)时存在易受参数变化和延迟以及负载扰动影响,为此提出基于二阶超螺旋滑模观测器(STSMO)的改进型PCC。首先,建立包含不确定性的PMLSM动态数学模型。然后,为了补偿参数变化以及延迟的影响,采用二阶STSMO估计下一周期的电流和参数变化造成的扰动电压,估计值用以计算下一周期的给定电压,以提高电流跟踪精确度,通过李雅普诺夫函数证明观测器的稳定性。同时,采用基于改进指数趋近律的自适应滑模控制器(ASMC)对速度进行跟踪,将状态变量和滑模面加入到指数趋近律中,不仅削弱了电流抖振,且进一步提升了系统的鲁棒性。半实物仿真实验结果表明,与传统PCC相比,提出方法能有效地抑制不确定性对系统影响,使系统具有更好的跟踪性能和鲁棒性。     

基于自适应高增益观测器的永磁同步电机预测电流控制方法

针对永磁同步电机(permanentmagnetsynchronous motor,PMSM)预测控制系统的模型失配、时变矩阵及观测器增益选择问题,提出基于自适应高增益观测器的预测电流控制方法(predictive current control based on an adaptive high-gain observer,AHGOPCC)。通过构建PMSM的前馈型扩张数学模型,集成考虑电机电阻、电感、磁链参数扰动项。提出基于前馈型扩张标称数学模型的高增益观测器,有效跟踪和估计电流与扰动状态及抑制转速变化引起的扰动。同时,设计自适应观测器增益矩阵满足全速工况的高增益条件,简化观测器的增益选择。在此基础上,构建离散化电流模型和成本函数,实现预测电流控制算法。实验结果证明了该方法的有效性,在多种工况下具备更优的快速性、鲁棒性及稳定性。     

基于无差拍预测控制和扰动观测器的永磁同步电机电流控制

永磁同步电机(PMSM)转速或转矩驱动系统都要求具有良好的电流控制性能,因此对电流环的控制至关重要。为了提高电流的动态性能和鲁棒性,基于无差拍预测控制和扰动观测器提出了一种新的PMSM电流控制方法。利用预测控制动态性能好,易于数字实现等优点,基于无差拍原理设计了预测电流控制器,但该方法对电机模型及参数依赖较大。针对实际应用中由于建模误差及参数变化等产生的扰动,设计了一种简单的扰动观测器,并用于电流环的前馈补偿控制,有效地提高了系统的鲁棒性。基于d SPACE平台完成了试验验证。试验结果表明:所提出的电流控制方法能实现电流的快速跟踪控制,而且具有较强的鲁棒性。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无速度传感器控制

永磁同步电机(PMSM)的高性能控制需要提供转速及转子位置的精确信息。这些信息通常可以通过旋转变压器、光电编码器等机械传感器来测得。但是高性能的机械传感器价格较高,安装困难且难以适应恶劣环境。通过测量电机的电信号,根据获得的电信号和电机自身参数能够计算出转子的位置和电机转速信息。利用电机反电动势与电机转速之间的关系,设计了基于反电动势的滑模观测器来对电机转子位置及电机转速进行估算,从而实现表贴式永磁同步电机的无速度传感器控制。     

基于扰动观测的PMSM非奇异快速终端滑模电流预测控制

针对永磁同步电机(PMSM)矢量控制中传统的PI控制鲁棒性差和传统的非奇异快速终端控制抖振较大、鲁棒性较差等问题,在速度环采用一种非奇异快速终端滑模(NFTSM)控制策略,同时引入一种高增益扩张观测器实时观测系统的匹配性扰动,将观测值作为电流的前馈补偿,提高了系统的抗干扰能力。在电流环应用一种无差拍电流预测控制策略,使电流环有更好的动态响应和更小的谐波分量。仿真结果表明,所提控制方法可有效改善系统鲁棒性差且滑模抖振过大的问题。     

基于扩张状态观测器的PMSM积分时变滑模控制

为了实现永磁同步电机(PMSM)驱动系统的高精度跟踪控制,提出了新型积分时变滑模控制策略,该策略考虑到系统的非线性和耦合特性对动、静态性能的影响,首先采用反馈线性化原理将系统模型线性化,然后为了加快动态响应过程,采用单回路结构取代串级结构设计积分时变滑模控制器。针对负载扰动的问题,设计了一种以负载转矩为观测对象的扩张状态观测器,并将观测值反馈到控制器中以克服扰动对性能的影响。最后在永磁同步电机实验平台上开展了对比实验研究,通过实验结果可以看出,积分时变滑模控制器使系统具有无超调、快速性的优点,提高了系统的动态和稳态性能,扩张状态观测器能够快速跟踪负载的变化,增强了控制器对负载扰动的鲁棒性。     

基于负载观测器的永磁同步电机伺服系统积分终端滑模控制

为了优化永磁同步电机(PMSM)伺服系统控制性能,提出了基于负载观测器和积分终端滑模控制器的复合控制策略。首先,建立了考虑负载扰动的PMSM模型。然后,基于滑模面和趋近律设计了积分终端滑模控制器;为了抑制负载扰动,引入负载转矩观测器,并通过李雅普诺夫定理证明了系统具有稳定性并可在有限时间内收敛。最后,仿真结果表明该控制策略的位置跟踪精度更高,响应速度更快,抗负载能力更强。     

一种改进的永磁同步电机无传感器滑模控制

基于滑模控制理论,提出了一种改进的滑模观测器算法,根据李亚普诺夫稳定性理论来判定观测器的收敛性条件,通过收敛条件来确定滑模观测器增益,从而实现了永磁同步电机无位置传感器矢量控制.在理论分析基础上,搭建了基于TMS320F28035的永磁同步电机实验平台,验证了该改进滑模观测器无传感器磁场定向控制算法的有效性,具有很好的抗负载扰动能力.     

基于滑模观测器的永磁同步电动机无位置传感器运行

剖析了永磁同步电动机本身的数学模型,分析了如何设计滑模观测器的方法,搭建了一个永磁同步电动机的系统平台,该平台是基于滑模观测器无传感器的技术基础并用矢量控制来实现,最后对该平台的性能进行试验并分析了实验波形。实验结果表明该系统性能良好,运行稳定,可以满足中小型运动控制系统的需求。     

基于负载转矩滑模观测的永磁同步电机滑模控制

为了减小负载转矩扰动对永磁同步电机(permanentmagnet synchronous motor,PMSM)控制系统的影响,提高系统抗扰能力,提出一种以转速和负载转矩为观测对象的扩展滑模观测器,以实际转速与观测转速之差构成滑模面,负载转矩观测结果由负载转矩实际值和经过滤波后的抖振信号组成,当滑模运动发生后转矩观测误差渐进收敛到零。设计了基于指数趋近律的PMSM滑模控制(sliding-modevariable structure control,SMC)系统,将观测的负载转矩进行前馈补偿,以克服负载时变对控制性能的影响。实验结果表明,该观测器可准确地观测负载转矩,采用的前馈补偿方案对系统负载扰动有较强的鲁棒性,并且SMC固有抖振现象得到了有效抑制。     

基于参考电流斜率的永磁同步电机三矢量模型预测电流控制

永磁同步电机（PMSM）传统模型预测电流控制（MPCC）策略由于输出电压矢量幅值及相位无法调节,导致其稳态性能较差。提出了一种基于参考电流斜率的三矢量模型预测电流控制策略。该方法将参考电流斜率与基本电压矢量电流斜率进行比较,无需使用价值函数遍历所有的电压矢量,即可选择出两个有效电压矢量,并与零电压矢量以一定的占空比组合,合成输出的电压矢量能够覆盖一定范围内的任意幅值、任意相角,且该策略相较于传统模型控制显著减少了系统整体计算量。仿真结果表明,相较于传统模型预测电流控制策略,所提控制策略可有效减小电流脉动,提高系统的稳态性能。     

基于滑模观测器的无位置传感器PMSM控制研究

在无位置传感器的永磁同步电机控制策略中,采用观测器通过电压和电流来观测转子位置而取代位置传感器是一种有效的策略,但这种策略在零速及附近的低速范围内存在观测死区。提出一种将电机的它控和自控方式相结合的控制策略,在零速及附近的低速范围内采用它控方式,电机按照压频比控制并在观测器能够观测出转子位置后切换到自控方式而实现空间电压矢量控制。研究表明这种方式能够解决观测器方式在零速及附近的低速范围内存在预测死区问题,适用于对低速控制性能要求不高的风机以及泵类等的永磁同步电机控制。