基于高阶滑模的PMSM无传感器控制

针对传统永磁同步电机(PMSM)无传感器控制存在的超调量大、抖振明显,易受负载扰动影响的现象。提出一种基于高阶滑模的控制策略,结合超螺旋算法(STA)和任意阶算法设计出新型高阶滑模控制器,将新型的控制器分别应用于速度控制器、状态观测器和扭矩观测器,用饱和函数代替符号函数,同时采用积分滑模面和模糊控制对控制系统进行优化。系统使用状态观测器和锁相环(PLL)获取转子位置信息,并通过扭矩观测器将观测值前馈补偿至速度控制器。经过模拟仿真表明该高阶滑模控制系统可以有效地抑制超调和抖振,提升转子位置的估算精度,同时大大提升了系统的抗干扰性和鲁棒性。     

基于新型UDE的无速度传感器PMSM滑模控制

为了改进应用滑模观测器(SMO)的无速度传感器永磁同步电机(PMSM)的控制性能,以减少滑模观测器抖振为目标,采用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,对改进滑模观测器增益进行选取;针对负载突变或受到一定程度干扰时造成电机鲁棒性下降问题,提出一种基于不确定干扰估计器(UDE)的转速控制策略,以增强对内部参数变化和外部扭矩干扰的抗干扰能力。最后通过仿真和实验分析文中所提方案可以准确估算电机转速,抖振现象得到抑制,面对扰动,电机转速控制系统抗干扰能力较强。     

基于滑模观测器的PMSM无位置传感器矢量控制

设计了一款基于滑模观测器的无位置传感器来估算永磁同步电机的转子位置和速度。针对传统滑模观测器控制系统的不足,用sigmoid函数作为开关函数,有效抑制了系统抖振;采用基于高精度的相位跟踪原理的锁相环技术估算转子位置,省去了滤波环节,避免了滤波器引起的延时效应。经Matlab仿真,表明所设计的滑模观测器能够使控制系统可靠运行,并且准确地估算了转子位置和速度。     

基于模糊算法的双三相PMSM无传感器控制

针对现有高速情况下双三相永磁同步电机无传感器控制精度低,增益值固定的问题,提出一种提高精度同时可变换增益值的基于模糊离散型超螺旋滑模观测器。首先,对双三相永磁同步电机的数学模型与电流方程进行分析;其次,结合电流方程与超螺旋算法构建超螺旋滑模观测器并利用反向差分离散法进行离散化,同时加入模糊控制得到变换增益值,解决了超螺旋滑模观测器受固定增益值限制无法兼具收敛速度快和观测误差小的问题;最后,在MATLAB环境下搭建了仿真模型对所提算法进行验证,仿真结果表明了新型观测器精度高的同时也能够改变增益值从而快速收敛。     

基于自适应二阶广义积分器的PMSM无传感器控制

为抑制基于传统高频脉振电压注入算法的永磁同步电机无传感器控制系统中由于滤波器的叠加使用导致的滤波延迟及观测精度较低等问题,提出一种自适应广义二阶积分器(adaptive second-order generalized intergrator, ASOGI),将转速引入特征频率及比例系数中,动态调整系统带宽及选频性能,并将其分别应用于高频响应电流的提取及二倍高频分量滤波,取代带通滤波器(band-pass filter, BPF)和低通滤波器(low-pass filter, LPF),此外,提出一种改进锁相环(phase-locked loop, PLL)算法,基于SOGI提取谐波幅值并消除观测环中注入电压幅频及电机参数的影响。最后运用MATLAB/Simulink进行仿真实验,其中在转速转矩突变时的转速及转矩脉动分别降低了50%和60%,表明了该方法可有效改善系统动态响应及观测精度。     

基于滑模和自适应控制的无位置传感器PMSM换相研究

永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制系统是目前电机控制领域研究热点。针对无霍尔传感器的电机换相控制,提出采用滑模控制检测反电动势过零点,完成电机换相。为了得到精确的反电动势观测值并且减弱滑模控制的抖振现象,构建一种新型切换函数代替传统符号函数。应用李雅普诺夫稳定性理论,对滑模控制中的增益进行计算。为了解决转速计算中,因为求导微分环节影响PMSM转速控制,应用自适应算法计算转速。通过仿真和实验分析,验证所提方案能够准确得到PMSM反电动势和转速,实现PMSM精确换相控制。     

基于无传感器矢量控制的PMSM在AGV中的应用

对于PMSM而言,编码器反馈信号的精确性十分重要。但是在一些恶劣环境下,编码器的精确性受到了极大的影响甚至于可能出现编码器损坏,所以出现了伺服电机的无传感器控制。通过在AGV上使用无传感器控制,使AGV在一些恶劣环境下仍然能够正常且精确地工作。通过滑模观测器和滤波器达到对PMSM运行的估算,从而取代了正常工作中的PMSM编码器反馈,以达到对PMSM无传感器控制。同时提出在PMSM低速运转情况下通过改变PMSM的运动控制方式,以避免电机在低速运动时因为受到齿槽效应等因素的影响而出现速度波动较大的现象,并且通过实验证明了该方案的可靠性。     

自适应滑模观测器PMSM无位置传感器控制

针对永磁同步电机的无传感器控制转子位置和转速估计误差和抖动的问题,结合自适应算法设计了一种新型的自适应滑模观测器来估算电机的转子位置和转速,并使用李亚普诺夫理论证明了算法的收敛性.由于滑模变结构对电机参数依赖小、鲁棒性强,但自身机制引起的系统抖振会影响对电机转子位置和转速的估计.为了降低抖动,采用继电特性的连续函数代替...     

基于EKF的PMSM无传感器检测技术仿真研究

在永磁同步电动机(PMSM)的速度控制中,其位置和速度的精度、实时性受到传感器精度的限制。文章在对永磁同步电动机在α-β坐标系下的非线性数学模型进行线性化的基础上,应用扩展卡尔曼滤波器(EKF)来替代电机的角位置与速度传感器,最后通过Matlab/Simulink.仿真平台建立了基于EKF状态估计器的无传感器矢量控制系统。仿真结果表明所提出的控制方法无论在PMSM空载和负载时,均保持较好的跟踪性能,具有良好的转子位置和转速在线估算能力。     

基于改进SMO与变参数LTD的PMSM无传感器控制

为解决基于滑模观测器的PMSM无感控制系统抖振大、响应速度慢等问题,在转速环PI控制器前引入变参数线性跟踪微分器,实现由I/F起动向转速-电流双闭环控制模式的平稳过渡。采用sigmoid函数替换sign函数消除由sign函数在滑模面切换给等效反电动势带来的高次谐波;根据反电动势与电机转速关系以自适应滑模增益提高系统响应速度,并利用李雅普诺夫稳定性判据分析改进后算法稳定性。在仿真平台以及PMSM控制系统上进行控制算法验证,表明了所提出的改进PMSM无传感器控制策略对抑制系统抖振与提高系统的响应速度具有良好的效果。     

基于扰动观测器的PMSM滑模控制北大核心

为了解决永磁同步电机传统调速系统的响应速度慢、有超调、鲁棒性差及抖振过大问题,提出了一种积分变结构与扰动观测器复合的滑模控制方法。该方法设计了一种积分型的滑模变结构控制器,并引入新型趋近率,对PMSM调速系统的稳态及动态性能有了较大的提升;在此基础上利用扩张观测器估计的扰动值进行速度控制器的补偿,提高滑模控制的鲁棒性。仿真结果表明,调速系统无超调,调节时间为0.012 s;突加负载时,恢复稳态时间为0.018 s,且转速只下降16 r/min,该控制方法有效增强了系统动态性能和抗干扰性能,并抑制了滑模控制的抖振。     

基于新型控制器和模糊观测器的PMSM无传感器控制北大核心

针对永磁同步电机传统滑模控制系统响应效果不佳等问题,提出了一种双滑模控制系统。首先,速度环设计自适应变指数趋近律滑模控制器取代PI控制,提高系统响应速度,削弱抖振;其次,引入全局积分滑模面和模糊控制算法到二阶滑模观测器中,滑模面中全局因子的引入可以有效防止积分饱和造成的超调和响应滞后等问题;模糊控制算法实现多参数自适应调整,提高系统的动态响应;最后,采用锁相环提取出转子位置和转速。仿真结果表明,对比传统滑模控制系统,双滑模控制系统在电机空载和受负载扰动时,系统抗干扰能力及鲁棒性较强,可以有效削弱滑模抖振,提高系统控制品质。     

基于预测误差补偿的PMSM预测电流控制

为解决永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)模型预测电流控制(model predictive control, MPC)参数鲁棒性差的问题,提出一种电流预测误差的补偿策略。首先,引入PMSM局部模型,并采用滑模观测器得到局部模型变量;其次,利用局部模型在一个控制周期内计算出所有电压矢量对应的电流预测误差;最后,采用估计的电流预测误差在线修正预测模型,保证在参数扰动时的预测电流精度。仿真结果证明,相比于传统的MPC,所提出的方法几乎不再受模型参数的影响,在确保控制性能的前提下有效地提高参数鲁棒性。     

改进定子电阻辨识的滑模观测器PMSM无传感器控制

针对电机参数变化会对观测结果造成一定影响的问题上,给出一种在线辨识定子电阻的滑模观测器永磁同步电机无传感器控制.首先用分段型指数开关函数代替传统的符号函数,并基于Lyapunov稳定性判据对系统进行稳定性分析;在此基础上推导出滑模增益与观测电动势的关系,进而提出可变滑模增益.最后在转速突变、转矩突变和定子电阻变化的三种...     

基于扰动观测器的PMSM系统自适应反步滑模控制

针对负载转矩波动和系统参数变化的永磁同步电机(PMSM)系统的控制问题,提出了一种带有非线性扰动观测器的自适应反步滑模位置跟踪控制方法。首先,设计了自适应反步滑模控制器,以确保电机位置快速收敛到期望值,并设计了自适应收敛增益,以减小电机位置响应下的大的过冲;其次,设计非线性扰动观测器估计未知扰动,并为自适应反步滑模控制提供前馈补偿,以提高系统的鲁棒性,并减少稳态位置误差。仿真结果表明,该方法可以有效减少过冲,很好地实现了PMSM系统的快速位置跟踪控制,具有良好的抗扰动性能。     

基于滑模抗扰动观测器的PMSM无差拍预测控制

受温度及其它非线性因素影响,永磁同步电机(PMSM)运行过程中电阻、电感及磁链参数会发生变化,直接导致预测电流模型中电机参数与实际参数不符,影响系统控制性能。为提高系统参数的鲁棒性,针对一种三电平驱动的PMSM进行基于滑模观测器的参数抗扰动研究,电流内环采用等速趋近律滑模观测器来估计系统所受到的总参数扰动,并对模型电流预测控制器进行实时补偿;转速外环采用基于指数趋近律的滑模控制器实现;此外,针对传统预测电流控制中定子电流谐波分量大的问题,提出一种基于注入虚拟矢量的近似两电平SVPWM无差拍算法;最后,搭建Simulink仿真平台验证了所提控制理论的正确性与鲁棒性。     

基于模糊趋近律和扰动观测器的PMSM滑模控制

为了提高永磁同步电机调速系统的响应精度、速度、鲁棒性,解决传统滑模控制中趋于滑模面时间与系统抖振相矛盾的问题,提出了一种基于模糊趋近律和扰动观测器的滑模控制。模糊趋近律根据系统轨迹与滑模切换面的距离来有效地调整切换增益的大小,扰动观测器估计系统的内部参数变化和外部负载干扰,将估计值前馈补偿到速度控制器。仿真结果表明,系统快速跟踪阶跃信号,响应速度加快,系统出现扰动时,电机转速波动极小,迅速恢复稳定时间,结果表明采用基于模糊趋近律和扰动观测器的滑模控制方法能够有效地增强调速系统的鲁棒性和动态性能,并抑制系统的抖振。     

基于改进I/F的PMSM无传感器带载起动研究

I/F策略起动无传感器永磁同步电机虽然具有一定带载起动能力,但是当起步加速过快或负载转矩与指令电流产生的电磁转矩相差较大时,电机易进入失步状态。对起动阶段电机失步的原因进行分析,通过估算负载转矩设定动态速度指令,提高I/F策略起动电机的速度;再利用坐标系偏差角对切换时闭环电流幅值进行补偿,增强I/F策略起动时的带载能力。对改进的I/F起动策略进行仿真与实验。结果表明：改进I/F起动策略可以实现PMSM从零到峰值扭矩内带载情况下的快速起动。     

基于谐波分析的PMSM齿槽转矩补偿

针对永磁同步电机(PMSM)物理结构存在的固有齿槽转矩脉动会导致电机运行时速度波动的问题,提出了一种齿槽转矩补偿方法。首先,结合齿槽转矩产生的机理,设计了齿槽转矩补偿方法;其次,利用专用设备获取电机齿槽转矩数据,然后结合快速傅里叶变换(FFT)进行谐波分析,在线计算拟合转矩补偿量,对控制器的转矩指令进行补偿,可降低齿槽转矩脉动的影响;最后,对该方法进行了实际的测试验证,结果表明该方法可有效降低伺服电机齿槽转矩脉动引起的速度波动。     

基于重复控制补偿的无刷直流电机双环控制

近年来永磁无刷直流电机得到了广泛应用,但转矩脉动引起的转速波动限制了其在伺服领域的发展.由于转矩脉动是随转子角度变化的周期性函数,故设计了一种新型的基于重复控制补偿的双环控制器.运用Simulink分别对基于重复控制补偿的双环控制器和常规PI双环控制器进行仿真.结果表明,基于重复控制补偿的双环控制策略在无刷直流电机控制系统中对周期性转矩脉动具有很好的抑制性.