基于优化型滑模观测器的PMSM换相控制研究

为了提高正弦波永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制性能,研究一种优化型滑模观测器对PMSM反电动势进行估计,得到转子位置进而实现电机换相控制。为了得到平滑不含抖振的反电动势观测值,在优化型滑模观测器中构建一种新型切换函数代替传统符号函数。应用李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论,对优化型滑模观测器增益进行选取。仿真和实验表明,该方法能够准确估计PMSM反电动势和转子位置,实现了PMSM无位置传感器换相控制。     

一种优化SMO的永磁同步电机转速抖振抑制方法

针对传统的滑模观测器在估计永磁同步电机转子位置和转速时存在的抖振问题,提出了一种基于滑模观测器的永磁同步电机矢量控制改进方法。基于传统滑模观测器的PMSM无传感器控制系统,其针对抖振问题,在传统SMO基础上进行了改进,提出了一种基于滑模新型趋近律和改进新型饱和函数结合的抖振抑制方法,使滑模控制具有更好的收敛速度和控制性能,有效的削弱了滑模抖振这一现象;开关增益改进为与给定转速成正比的变量,有效的改善了不同转速切换下抖振加剧的现象。仿真结果表明了新型滑模观测器的有效性,转子位置、转速的抖振得到显著抑制,测量精度得到显著提高。     

基于滑模观测器的无传感器永磁同步电机矢量控制系统

针对永磁同步电机(PMSM)反电势滑模观测器低速观测受限和系统抖振问题,提出一种基于滑模观测器(SMO)来预估转子位置和速度的新方法。通过在传统滑模观测器中引入等效控制反馈,并对静止坐标系下反电势(EMF)分量进行估算,利用锁相环(PLL)方法提取了转子位置和速度信息。建立了PMSM全数字无位置传感器的矢量控制系统平台,对该方法做了详细验证。实验结果表明:该方法拓宽了滑模观测器低速观测范围,降低了系统的抖振,提高了系统的实时性。     

永磁同步电机分数阶滑模观测器的设计

针对传统滑模观测器在估计永磁同步电机(PMSM)电机转速时存在的抖振,以及转子位置与速度的观测精度不高等问题,设计一种基于分数阶微积分理论的滑模观测器。首先,在传统滑模观测器的基础上引入分数阶滑模面,并根据Lyapunov稳定性理论设计出分数阶滑模控制律,利用饱和函数削弱滑模系统的抖振,然后将分数阶理论应用到锁相环中,采用锁相环从反电动势中提取转子位置和速度信息。最后,通过Simulink建立永磁同步电机的无传感器矢量控制模型,仿真结果显示提出的方法具有比传统滑模观测器具有收敛快、抖振小和观测精度高等优点。     

基于模糊滑模观测器的磁悬浮高速永磁同步电机转子位置检测方法

针对普通滑模观测器对永磁同步电机转子位置检测低速抖振问题,提出了一种基于模糊滑模观测器的磁悬浮高速永磁同步电机转子位置检测方法,通过模糊控制调节滑模观测器的滑模增益,以实现低速抖振抑制。在理论上分析了该方法相比于基于饱和函数的滑模观测器的优越性。最后以4kW磁悬浮高速永磁同步电机为研究对象进行了仿真和实验,实现了电机转子位置和转速的估计,并分析了转子位置误差产生的来源以及补偿方式,证明模糊滑模观测器可以有效的估计磁悬浮高速永磁同步电机的转子位置。     

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。     

基于模糊滑模观测器的永磁同步电机进给系统速度估计

为解决目前伺服系统中采用机械位置传感器所存在的诸多缺点,提出一种用于永磁同步电机(PMSM)进给系统的模糊滑模速度观测器,实现无速度传感器控制。针对传统滑模观测器的抖振问题,采用Sigmoid函数代替传统理想开关函数,并引用模糊控制器自适应调整滑模增益以减小抖振,实现软切换连续控制。估计反电动势可以直接由控制函数的输出获得,省略了传统观测器中的低通滤波器和相角补偿。利用李亚普诺夫函数证明了设计的滑模观测器的渐进稳定性。仿真结果表明:设计的模糊滑模观测器能够对PMSM转子速度进行精确辨识,并有良好的动、稳态性能。     

基于改进的滑模观测器永磁同步电动机转速估计

传统滑模观测器因滑模固有抖振会使电机速度与转子位置估计存在误差,为了准确估计永磁同步电动机转子位置与速度,提出了一种带锁相环的滑模观测器,将锁相环和滑模观测器结合起来估计转速,这种方法能够有效抑制滑模观测器抖动现象。仿真表明采用锁相环跟踪转子速度与位置有效地提高了估计精度,实验证明了所提方法的正确性和可行性。     

基于自适应滑模观测器无位置传感器PMSM控制方法研究

针对无位置传感器永磁同步电机控制存在的转子位置与转速估计精度不高的问题,结合自适应算法设计了一种新型的自适应滑模观测器。滑模自身机制引起的系统抖振问题是影响电机转子位置与转速估计的最大因素。为了降抖减振,采用连续的sigmoid阈值函数代替sign符号函数;提出一个反电动势自适应估计环节代替传统的低通滤波器,提高反电动势估计精度;此外为了降低转子位置及其转速的估计误差,采用锁相环对其进行估计。最后,基于200W的PMSM搭建实验平台对上述改进算法进行验证。结果表明:电机转子位置与转速估计稳态误差分别为0.129 rad、79 r/min,能够实现无位置传感器PMSM高精度控制。     

基于一种新型滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

永磁同步电机无传感器控制中,需要实现电机转速和位置的估计,为了克服传统滑模观测器存在的不连续控制而导致的严重抖振问题,在分析传统滑模观测器原理的基础上,把Sigmoid函数引进了传统滑模观测器,设计了一种新型的滑模观测器并证明了其稳定性。仿真试验结果表明：基于Sigmoid函数新型的滑模观测器消除了传统滑模观测器存在的严重抖振,减少了滤波环节和相位补偿环节,能够实现对PMSM的速度和位置的精确估计;同时基于该方法的永磁同步电机无传感器控制策略是有效的。     

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.     

基于一种新型滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

永磁同步电机无传感器控制中,需要实现电机转速和位置的估计,为了克服传统滑模观测器存在的不连续控制而导致的严重抖振问题,在分析传统滑模观测器原理的基础上,把Sigmoid函数引进了传统滑模观测器,设计了一种新型的滑模观测器并证明了其稳定性.仿真试验结果表明:基于Sigmoid函数新型的滑模观测器消除了传统滑模观测器存在的严重抖振,减少了滤波环节和相位补偿环节,能够实现对PMSM的速度和位置的精确估计;同时基于该方法的永磁同步电机无传感器控制策略是有效的.     

基于改进SMO的PMSM无传感器控制

由于传统滑模观测器（SMO）中控制函数采用具有不连续性的符号函数（sign）,导致SMO采集到永磁同步电机（PMSM）的反电动势存在严重的高频抖振,进而使得转子位置估计值与转子位置实际值存在较大的偏差。为了提高PMSM无传感器控制精度,提出了一种基于新型控制函数的改进SMO,采用具有连续性的控制函数■（s）作为SMO的控制函数,利用锁相环（PLL）提取转子位置信息,以减小系统抖振,提高转子位置估计精度。同时,根据李雅普诺夫稳定性判据（Lyapunov）对系统的稳定性进行了验证。最后,基于Matlab/Simulink软件的仿真结果表明,提出的改进SMO有效降低了PMSM反电动势的抖振,提高了PMSM无传感控制系统的控制精度。     

永磁同步电机新型转子磁链滑模观测器

针对传统永磁同步电机反电势滑模观测器转子位置估计存在的信号抖振和相位滞后问题,提出一种以电机定子电流与转子磁链为状态变量的四阶新型转子磁链滑模观测器.首先,以电机定子电流与转子磁链为状态变量构建四阶状态方程,选取定子电流观测误差为滑模面构建转子磁链滑模观测器.其次,设计一种新型锁相环对转子位置和转速进行进一步估算,避免引入反正切函数和微分运算带来的位置估算不精确问题.实验结果验证了新型滑模观测器在位置估算精度和抖振抑制方面的优势.     

基于滑模观测器的交流伺服电机无传感器控制

研究了一种基于滑模观测器的永磁同步交流伺服电机无传感器控制方案。通过对静止坐标系中永磁同步电机(PMSM)数学模型的分析,在滑模电流观测器基础上引入扩展反电势(EEMF)估计值,其中包含传统反电势及与电机凸极性相关的电压分量,构造了相应的滑模观测器来估计两相静止坐标系中EEMF分量。通过分析抖振存在的原因,采用Sigmoid函数代替常数切换函数来减小抖振,并利用扩展龙贝格观测器观测出转子的速度和空间位置。仿真结果验证了控制方案的有效性和可行性。     

基于改进PLL的永磁同步电机ASMO无传感器控制

永磁同步电机无位置传感器控制采用传统滑模观测器法来获取转子位置，由于滑模抖振严重、估计反电势中含有低次谐波干扰及传统锁相环在电机反转时有位置误差等因素，影响转子位置估计精度。通过设计自适应滑模观测器和改进锁相环来解决上述问题。首先采用非奇异快速终端滑模面及改进指数趋近律来降低滑模抖振。其次对传统锁相环鉴相器进行改进并在环路滤波器中引入二阶广义积分器，不仅使电机正反转时能准确提取转子位置信息，还能滤除估计反电势中的低次谐波。仿真结果表明所设计的算法能减小滑模抖振、降低位置跟踪延迟时间及提高位置观测精度。     

表贴式永磁同步电机改进滑模观测器控制

针对中高速情况下,永磁同步电机滑模观测器无位置传感器控制系统容易出现抖振的问题,提出了采用在零点处连续的切换控制函数代替在零点处不连续的切换控制函数,并结合趋近律控制的改进方法.以电机的相电流和相电压为输入量,转速和转子位置角度为输出量,重新建立滑模观测器并推出经改进后的滑模观测器算法.选取表贴式永磁同步电动机,采用速度和电流的双闭环磁场定向矢量控制方法进行仿真、实验.通过对比改进前后的滑模观测器实验数据及结果得出:单独采用在零点处连续的切换控制函数或单独采用趋近律控制方法,均可减小传统滑模观测器出现的抖振现象;将两种控制方法相结合还能进一步减小抖振,提高算法的估计精度,使电机的估计转速、估计转子位置角度更加接近实际值.     

基于准滑模观测器的PMSM无位置传感器控制

针对基于传统滑模观测器的无位置传感器控制抖振大、低速估算性能差等缺点,在分析永磁同步电动机(PMSM)数学模型的基础上,引入了一种新型准滑模观测器进行转子位置估算.切换函数采用饱和函数代替开关函数,通过选择合适的边界层厚度,有效削弱了抖振;并将估算反电势的反馈值引人到观测器模型,通过选择合适的反馈系数,提高了转子位置估算的精度,并扩大了其低速下的适用范围.仿真和实验结果证明了该方法的可行性和有效性.     

基于协同观测器的永磁同步电机无传感控制

针对传统滑模观测器使用符号函数引起的抖振问题,提出了一种基于连续函数的协同观测器方法,实现永磁同步电机(PMSM)的无传感控制。首先,研究PMSM的离散数学模型。其次,建立k+1时刻的电流偏差和k时刻的电流偏差之间的函数关系。最后,利用反正切函数计算转子位置并加入角度补偿,提高观测精度。仿真结果表明,所设计的协同观测器不仅无抖振现象,还具有更高的估算精度及良好的抗干扰性能,比传统滑模观测器可以更好地实现PMSM的无传感控制。     

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。