基于自抗扰控制器的开关磁阻电动机转矩控制系统

将具有优良抗干扰性能的自抗扰控制器(ADRC)引入开关磁阻电动机的转矩控制系统中,回避了传统转矩控制器设计中对转矩逆模型精确建模的要求。将模型的不确定性及负载作为干扰,利用自抗扰控制器内部的扩张状态观测器观测系统的内外扰动项,并进行前馈补偿,从而实现转矩控制系统中转速环与电流环之间的精确解耦。仿真结果表明该控制系统具有良好的动、静态特性,对负载扰动、电机参数变化都具有较好的鲁棒性,可以实现高性能的转矩控制。     

磁悬浮开关磁阻电机悬浮系统自抗扰逆系统解耦控制

在给出磁悬浮开关磁阻电机悬浮系统控制模型的基础上,采用逆系统相关理论求解出磁悬浮开关磁阻电机悬浮系统控制模型的解析逆系统。在原系统的基础上再应用求得的解析逆系统进行复合,建构伪线性系统,对悬浮系统的悬浮力进行解耦。用自抗扰控制器作为径向位置控制器,对复合伪线性系统进行综合,把主绕组电流对悬浮系统引起的摄动视为悬浮系统的一种外扰,利用扩张状态观测器开展动态即时补偿。所设计的自抗扰补偿逆系统解耦方法通过了仿真结果验证,成功实现了悬浮力间的解耦,而且基本消除了转矩调节时主绕组电流的摄动对悬浮系统的影响,控制系统性能优良。     

模糊自抗扰优化开关磁阻电机速度环控制策略

开关磁阻电机因其结构为双凸极造成转矩脉动过大,且该系统具有严重的非线性,给定转速变化大,负荷扰动大,为克服这个问题应用模糊自抗扰控制方法,结合开关磁阻电机特性和机械运动方程,建立开关磁阻电机双闭环系统仿真模型,转速环采用自抗扰控制技术并使用模糊控制对其参数实施整定,转矩环采用直接瞬时转矩控制,仿真对比得出,相较于传统PI控制,模糊自抗扰控制能够有效改善调速性能,降低转矩脉动,表现出良好的抗干扰能力。     

基于自抗扰的航空开关磁阻转速转矩控制方法

针对航空开关磁阻起动/发电系统所具有的严重非线性、转速给定多变、负载扰动大、参数变化复杂等问题,将具有高抗干扰能力的自抗扰控制器引入开关磁阻电机控制系统,设计了开关磁阻转速转矩控制系统。将非线性模型的不确定性以及负载的突变作为干扰,对其进行状态观测与前馈补偿。仿真结果表明,该系统对负载突变和电动机内部参数摄动等扰动均具有较强鲁棒性和适应性,动静态性能比传统的PID控制系统更强。最后在开关磁阻起动/发电样机平台进行对自抗扰控制下的起动和转速跟随进行了样机试验,结果表明,自抗扰控制可以实现样机的快速、无超调起动,转速快速跟踪和稳态平稳运行。     

永磁同步电机准谐振自抗扰电流谐波抑制EI北大核心CSCD

为了抑制永磁同步电机电流谐波并提高系统鲁棒性,提出一种新型准谐振自抗扰控制(quasi-resonant active disturbance rejection control,QRADRC)方法。该方法改进传统扩张状态观测器(extended state observer,ESO)结构,在其扰动估计回路中增加并联准谐振环节,由此构建的新型准谐振扩张状态观测器(quasi-resonant extended state observer,QRESO)作用于线性自抗扰电流环。新型QRESO中的基本ESO用以估计直流扰动,引入的准谐振环节用以估计交流扰动,从而使新型QRADRC既可有效抑制电机参数摄动带来的直流扰动,又能够极大提高电流谐波交流扰动的抑制能力。该文对该型QRADRC的谐波抑制能力和抗干扰能力进行理论分析、仿真和实验验证。结果表明,与传统的比例积分(proportional integration,PI)、比例积分谐振(proportional integration resonance,PIR)、自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)3种方法相比,新型QRADRC方法显著降低了相电流5、7次谐波和转矩电流6次谐波,并且具有面向时变电机参数更强的鲁棒性。     

基于滑模自抗扰的永磁同步电机电流环控制方法研究

为了提高永磁同步电机控制系统的稳定性，针对滑模控制存在的抖振现象以及系统运行时的扰动问题，给出了一种基于线性滑模自抗扰控制的电流控制器，所谓线性滑模自抗扰控制就是滑模控制与自抗扰控制的结合，其核心为扩张状态观测器，扩张状态观测器可观测系统的状态及扰动并对扰动进行补偿，能有效抑制系统扰动、提高系统的动、静态性能。搭建永磁同步电机滑模自抗扰矢量控制仿真模型，仿真结果表明，与传统滑模控制相比，该方法提高了永磁同步电机控制系统的稳定性，削弱了系统抖振，改善了系统扰动问题。     

抑制量测噪声的大功率异步电动机自抗扰矢量控制

异步电机矢量控制过程中通过测速装置获取电机转速信息,而检测元件由于受到干扰、量化误差以及电机运行状况等因素影响,导致转速信息中混有噪声需要经过滤波处理,但传统的转速滤波方法不能兼顾实时性和精度要求。线性扩张状态观测器具有系统输出信号滤波的功能,在传统线性扩张状态观测器通道增加滤波环节提高噪声抑制能力,对观测器升阶处理以提高观测能力,进而解决系统响应速度与控制器噪声抑制方面的矛盾。在频域中通过伯德图对线性自抗扰控制器的稳定、跟踪、抗扰性能进行了分析,理论分析表明改进后的自抗扰控制器能够削弱控制器输入与系统反馈处噪声带来的影响,仿真结果也验证了控制器噪声抑制的有效性。     

开关磁阻电机的自抗扰控制策略研究

开关磁阻电机由于其具有结构简单、可靠性高、调速范围宽等优点,在多种场合如新能源汽车以及家用电器等领域内得到应用和发展。本文以直驱型宽转速调速的多功能食品料理机为研究对象,结合开关磁阻电机特性及机械运动方程,建立系统仿真模型,利用自抗扰控制设计了开关磁阻电机宽转速稳定的调速系统,验证自抗扰系统能更好地抑制外部负载变化引起的扰动影响,并且具有更好的动态响应及稳态性能。最后对一台四相8/6开关磁阻电机进行实验,结果表明自抗扰控制可以有效控制电机的转速和转矩,在宽转速范围变工况条件具有优良控制性能。     

具有不确定性参数的直流电机转速自抗扰控制器设计

针对直流电机速度控制系统负载的未知时变特性和被控对象参数的不确定性,首先建立了直流电机速度系统的模型,将不确定性负荷扰动和未建模动态视为一个综合扰动项,然后利用扩张状态观测器对综合扰动项进行观测和补偿,基于自抗扰控制技术设计了一个不依赖于对象模型的直流电机速度鲁棒控制器。仿真结果证明,该控制器不仅有效地抑制了不确定负荷扰动的影响,同时对系统内部参数如电机转动惯量、电枢电阻、转矩常数等的摄动也具有较强的鲁棒性。     

改进自抗扰的永磁同步电机直接转矩控制无传感系统研究

针对永磁同步电机直接转矩控制系统低速时传统电压模型对定子磁链估计不准确的问题,采用自抗扰控制技术中的扩张状态观测器对定子磁链和转速进行估计,提高观测精度并实现直接转矩控制系统的无传感器运行;对自抗扰调节器进行改进,简化调节器的结构并引入模糊控制对调节器参数进行优化,减少待整定参数并实现参数的自动调节。将改进的自抗扰调节器替代PI调节器用于速度调节,以提高系统的抗扰性;采用空间电压矢量调制替代传统的开关表和滞环比较器,使功率器件开关频率恒定,减小系统的磁链和转矩的脉动。仿真结果验证了算法的有效性。     

基于矢量控制的异步电机自抗扰控制

针对异步电机矢量控制系统在负载变化和电机参数变化时转速易受较大影响的问题,研究了采用自抗扰控制器(ADRC)对负载扰动和电机参数变化进行估计和补偿的方法。根据自抗扰控制器的数学特征和异步电机的数学模型,采用扩张状态观测器(ESO)对电机模型的参数摄动和变量耦合项进行观测并补偿,确定了矢量控制系统中自抗扰转速环控制器、自抗扰磁链环控制器、自抗扰d轴电流环控制器和自抗扰q轴电流环控制器的形式。仿真和实验结果表明,与传统的比例积分控制器(PI)相比,ADRC控制器对系统负载扰动和电机参数变化具有较好的鲁棒性和动态性能。     

基于自抗扰控制的开关磁阻电机转速闭环性能

基于开关磁阻起动/发电助力控制系统的研究背景,根据该系统具有严重非线性,转速给定多变、负载扰动大、参数变化多的特点,利用自抗扰控制原理设计了开关磁阻电机转速闭环控制系统。采用Matlab仿真软件,建立了该系统的仿真模型,并进行了控制策略设计和参数估算。由仿真结果可知,该系统对外部负载扰动和内部模型参数的变化具有较强鲁棒性能,比传统的PID控制系统动静态性能更优。最后在开关磁阻起动/发电样机平台进行的样机试验表明,自抗扰控制可以实现样机的快速、无超调起动,负载扰动时转速变化小、恢复时间短、转速跟踪快。     

基于改进自抗扰控制的永磁同步电机无传感器系统研究

针对永磁同步电机(PMSM)矢量控制无速度传感器系统的速度辨识问题,分别在系统的速度环、电流环设计自抗扰控制器替代传统的PI调节器。通过自抗扰控制(ADRC)中的扩张状态观测器(ESO)对扰动的准确估计进行速度辨识,实现系统的无传感器运行;对典型自抗扰控制器进行改进,简化模型结构并引入模糊控制算法对控制器参数进行优化。仿真结果表明:改进ADRC比PI调节更能满足PMSM系统的高性能控制要求;与模型参考自适应相比,采用ESO观测方法在电机低速运行时的转速估计效果更好,且对电机参数变化不敏感,鲁棒性更强。     

基于改进自抗扰控制的共直流母线开绕组永磁同步电机转矩脉动抑制策略EI北大核心CSCD

由于存在零序路径,共直流母线开绕组永磁同步电机会在运行过程中产生零序电流,影响系统效率和稳定运行。传统的零序电流闭环抑制方法调制范围有限,不能充分利用双逆变器系统的调速范围,且交叉耦合、逆变器死区等因素会导致零序电流不能被完全消除。为抑制零序电流和三次谐波反电势相互作用产生的转矩脉动,该文首先提出一种基于改进自抗扰控制的抑制方法,通过并联谐振单元将扩张状态观测器改进为通用积分型扩张状态观测器,以实现对频率较高转矩脉动的准确观测;然后,通过自抗扰控制律对该转矩脉动进行补偿,所提方法能够有效抑制零序电流和三次谐波反电势产生的转矩脉动,尤其是高调制比、零序电压不能被准确合成时,转矩脉动抑制效果明显。最后,在1kW开绕组电机驱动平台上验证所提方法的抗扰能力和鲁棒性。     

自抗扰控制器解决变频调速系统参数鲁棒性问题

针对一般矢量控制系统存在的对电机参数时变的鲁棒性差,转矩子系统与磁场子系统耦合,没有实现全局解耦这个问题,将不用于常规PID控制的新型控制策略--自抗扰控制引入交流变频调速系统,提出了一种变频调速系统新型控制结构,并利用其扩张状态观测器的扩张状态及非线性组合器消除一般矢量控制系统参数鲁棒性差的缺欠.理论分析与仿真实验表明,该控制策略可以有效地解决矢量控制系统参数鲁棒性差造成转矩与磁场耦合影响系统动、静态性能的问题.     

低速大转矩永磁同步电机矢量控制研究

低速大转矩永磁同步电机调速系统在负载频变时存在动态响应慢的问题,本文分析了永磁同步电机数学模型、无传感器控制和自抗扰控制原理后,提出了一种基于滑模观测的自抗扰控制方法,并将其应用于矢量控制中,以提高永磁同步电机的运行性能。与传统滑模观测器相比,该方法的观测器是采用饱和函数sat作为开关函数,并引入锁相环得到转子位置估计值的方法,来减小估计误差。此外,再对滑模观测器的输出值进行动态跟踪与实时补偿来设计出适用于永磁电机的自我补偿型自抗扰控制器,并将该方法应用到永磁同步电机矢量控制系统中。仿真结果表明：采用自抗扰控制器的矢量控制系统具有更好的抗扰动能力和跟踪精度,电机满载启动时无超调,负载转矩突然变化时,系统能快速响应。     

无齿轮永磁曳引机无称重传感器自抗扰控制策略

针对无称重传感器的直驱式永磁曳引系统起动时易发生倒溜问题,提出一种采用自抗扰的转矩控制策略,用以乘梯舒适性。利用扩张状态观测器与非线性误差反馈理论,设计自抗扰控制器来提升系统的动态响应速度,增强鲁棒性,从而减小电梯起动过程的倒溜距离和速度。为了选择最优控制参数,针对扩张状态观测器控制增益对系统响应的影响进行研究。另外,基于李雅普诺夫稳定性理论,对控制系统的稳定性进行分析。最后,在11.7 k W永磁曳引电机驱动系统上进行了实验,实验结果验证了该方法的有效性。     

基于降阶自抗扰的永磁同步电机调速系统

在永磁同步电机(PMSM)调速系统中,提出速度环改进型自抗扰控制策略。通过将线性自抗扰控制器(LADRC)中扩张状态观测器降阶设计出降阶自抗扰控制器(rLADRC),相对于LADRC,rLADRC的状态观测器只需观测综合扰动,观测器的简化提高了观测速度和精度,而观测器中对于直接测量的滤波处理有效的抑制了噪声信号,最后对rLADRC进行了稳定性分析并通过仿真和实验验证了降阶自抗扰控制策略在PMSM调速系统中的可行性与正确性。     

复杂交流多电机系统的研究

针对多变量非线性耦合的多电机同步系统,建立了按转子磁场定向的物理模型,设计了基于自抗扰控制器的多电机同步系统。利用扩张状态观测器对外界的扰动进行观测和补偿,将多电机系统进行确定化和近似线性化处理。基于PLC构建的多电机实验平台,进行了抗扰、解耦特性测试实验。结果表明,采用自抗扰控制方法可以实现系统中速度和张力的解耦控制,系统具有良好的动静态性能和鲁棒性能。     

变增益策略在PMSM自抗扰控制中的应用与研究

本文采用一阶线性自抗扰控制(LADRC)作为永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统的调速算法,针对传统LADRC固定的扰动观测增益难以同时实现抗噪与抗扰双优化的问题,本文提出了根据扰动进行自适应调整的线性扩张状态观测器(LESO)变增益策略,设计出实用简单的变增益线性扩张状态观测器(VLESO),并分析了其收敛性和参数特性。最后通过Simulink搭建控制系统模型并进行仿真,得出结论,基于变增益策略的线性自抗扰控制(VLADRC)兼具出色的噪声抑制和抗干扰能力,将其运用于PMSM的矢量控制调速系统,有效提高了调速系统的抗负载与抗噪性能,验证了该方法的可行性。