一种自适应滑模观测器的感应电动机转速辨识研究

在感应电动机无速度传感器矢量控制系统中,针对滑模观测器存在的转速抖振与辨识精度低的问题,设计了一种基于分段函数的自适应滑模观测器.首先,该观测器利用定子电流实际值与观测值的误差来构造滑模面,并使用了具有独立增益的分段函数作为电机观测模型的校正项,观测器的稳定性由李雅普诺夫理论(Lyapunov)证明.然后,以滑模趋近律...     

基于分数阶滑模观测器的感应电机速度估计

速度传感器是高性能感应电机控制系统的重要组成部分,当其精度降低或故障时会严重影响控制性能.为了实现感应电动机控制系统所需的转子磁链和速度的准确估计,结合滑模控制理论与分数阶微积分理论设计了转速及磁链的高精度观测器.采用定子电流观测误差构成滑模面,根据李雅普诺夫定理设计了分数阶滑模控制率,并用李雅普诺夫理论和分数阶理论证明了该方法的收敛性和稳定性.仿真研究表明:该方法有效地削弱了滑模观测器中抖振现象,能在全速范围内准确、快速地估计出电机磁链和转速.并验证了该观测器对负载扰动和转子电阻扰动有较强的鲁棒性.     

基于模型参考自适应的异步电机矢量控制系统

以异步电动机矢量控制的基本方程式为基础,构建了一个无速度传感器矢量控制系统。该系统的转速估计采用模型参考自适应控制理论,并对自适应机构以分段变参数方式进行改进,以提高估计速度和精度;转速调节器利用模糊自适应PI进行改进,以提高异步电机的可靠性和鲁棒性。仿真结果表明,该控制系统动态性能良好,转速估计能快速准确地跟踪,系统具有较强的鲁棒性和稳定性。     

不确定性负载的异步电机新型自适应反步控制

针对异步电动机速度控制系统中的不确定性负载问题,本文设计了新型自适应反步控制器,实现异步电动机高性能转速跟踪控制。通过选择合理的Lyapunov函数及稳定函数,给出自适应反步控制算法,分析了整个控制系统的稳定性。在递归设计中首次出现不确定性负载时,设计了负载的自适应律,得到新型自适应负载转矩观测器,精确估计了不确定性负载转矩。仿真结果表明,本文设计的新型自适应负载转矩观测器,实现了不确定性负载的在线精确估计。与矢量控制方法相比,该控制策略的转速响应更加迅速,快速消除了负载扰动对转速的影响,具有良好的应用前景。     

异步电动机的滑模与PCH协调控制研究

针对采用单一信号或能量控制策略对异步电动机调速系统进行控制都难以满足对异步电动机高性能控制的要求,本文采取了滑模控制与端口受控哈密顿控制相结合的协调控制方法来控制异步电动机调速系统。建立了异步电动机数学模型,并利用异步电动机转子磁场定向原理,求取了异步电动机的滑模控制器;根据端口受控哈密顿原理,建立了异步电动机的端口受控哈密顿模型,并求取了端口受控哈密顿控制器;最后利用指数函数将滑模控制器与端口受控哈密顿控制器相协调来控制异步电动机调速系统。同时,考虑到负载转矩可能出现未知的情况,设计了负载转矩观测器,并利用Matlab/Simulink对所设计协调控制系统进行仿真实验。仿真结果表明,所设计的协调控制策略不仅可使异步电动机快速地跟踪给定的转速信号,而且可以显著地降低异步电动机在稳态运行时的能量损耗。这种协调控制方法为研究异步电动机的优化控制提供了一种新的思路。     

采用自抗扰控制器解决异步电动机调速系统参数鲁棒性问题

针对异步电动机难以建立精确的数学模型和采用PI调节器矢量控制系统参数鲁棒性差的问题,提出用自抗扰控制器控制异步电动机调速系统。自抗扰控制器不需要电动机的精确数学模型,通过扩张状态观测器估计电机模型中的耦合项及参数摄动等引起的总扰动并加以补偿,实现了磁链和转矩的完全解耦。在观测磁通的基础上,建立了无速度传感器矢量控制异步电机调速系统。仿真结果表明,此控制方案有较好的稳定性和很强的鲁棒性。     

基于SMC-PI的异步电动机矢量控制研究

针对当前交流异步电动机矢量控制存在综合性能不理想的问题，通过设计基于积分滑模面函数的滑模控制器（SMC)，建立了基于滑模控制、PI控制技术相结合的异步电动机矢量控制仿真模型。仿真测试表明：在有内外扰动的情况下，通过配置合适的相关控制参数，基于SMC-PI的综合控制模型能够使异步电动机转子的磁链和转速脉动幅度保持在很低的水平，能让电机对扰动快速作出反应，并保持很高的稳定性和鲁棒性。     

基于ICPSO算法的异步电动机参数辨识与控制

对人工免疫算法、协同进化算法和粒子群算法三者相结合的免疫协同粒子群优化算法(ICPSO)进行改进,提出了一种适用于异步电动机参数辨识的ICPSO算法,并在传统的矢量控制系统基础上,运用该算法在线辨识出异步电动机参数,实时调整解耦控制器、磁链观测器和PI调节器参数,实现参数自适应,设计了基于ICPSO算法的异步电动机矢量控制系统。仿真结果表明,与传统的矢量控制系统相比,所设计的系统受电机参数变化影响较小,在磁链观测准确性、电机转速跟踪性和电磁转矩稳定性等方面有所改善。     

基于自适应模糊控制的异步电动机DTC方法

针对传统的异步电动机直接转矩控制策略在低速阶段转矩脉动大的缺点,利用自适应模糊PID控制器代替传统的PID转速控制器,采用滑模变结构控制方法,设计了负载转矩观测器对电机转速进行前馈补偿,同时建立仿真模型,并将该模型与传统的异步电动机直接转矩控制进行比较。为验证带负载转矩观测器的自适应模糊DTC控制的可行性,采用Matlab/Simulink进行仿真实验。仿真结果表明,采用自适应模糊及滑模控制相结合的异步电动机调速系统,其在低速阶段对外部负载扰动具有较强的抗干扰性,且鲁棒性强、转矩脉动小,具有良好的动态响应和稳态性能。该研究在异步电动机调速系统上有很好的控制效果和应用前景。     

交流感应电机无速度传感器矢量控制系统设计

研究了异步电动机传统的以模型为基础的无速度传感器磁场定向控制方法,为了提高异步电机无速度传感器矢量控制的控制性能,文章提出了一种交流感应电机数学模型的电机转速辨识方法,并将其与矢量控制结合起来,组成了一种基于DSP 56F8346的无速度传感器矢量控制系统。具体介绍了其结构原理及其软件实现方法,并且通过实验验证了所提出方法的有效性。     

异步电动机直接转矩控制仿真研究

根据直接转矩控制原理,在异步电动机数学模型的基础之上,利用MATLAB 6.1软件构造了一个异步电动机调速系统。较为详细地对仿真模型中的定子磁链观测器模块以及开关状态控制模块进行了描述,并简要说明了空间电压矢量作用于磁链,使得磁链矢量产生运动的原理。针对转矩脉动问题进行了深入分析,结合目前较为先进的有效电压矢量作用时间算法,给出了具体可行的解决方案。通过对某一具体参数的异步电动机进行仿真实验,得到电压、电流、转速、转矩以及磁链的仿真波形,同时给出了不同转矩脉动减小方案下的转矩波形对比,从而证明了所提出的方案在实现转矩脉动的减小方面的效果。     

一种基于积分滑模观测器的永磁同步电机 磁链重构方法

针对永磁同步电机转子永磁体的失磁故障问题,提出了一种基于积分滑模观测器的磁链重构方法。首先,建立d-q轴坐标系下永磁同步电机失磁故障时的电流状态方程;其次,结合滑模观测器和比例积分观测器的特点构建了积分滑模观测器,实现了对永磁同步电机磁链信息的在线检测重构;最后,基于Lyapunov 稳定性理论,证明了积分滑模观测器的稳定性,并依据滑模等值控制原理重构了永磁体磁链算式。仿真结果表明,所设计的积分滑模观测器对磁链的观测精度较高,且具有较好的鲁棒性和快速性。     

基于自适应神经网络滑模观测器的容错控制

针对机电伺服系统可能发生的故障,提出基于自适应神经网络滑模观测器的快速终端滑模容错控制策略.在自适应滑模观测器中引入神经网络估计故障,以提高故障发生时观测器的状态估计精度和故障检测准确性.利用观测器的状态估计值进行状态重构,结合参数自适应技术和快速终端滑模控制方法设计主动容错控制器.针对参数不确定性设计参数自适应率进行估计,并利用前馈补偿技术补偿故障和参数不确定性.针对未知上界的扰动设计具有自适应增益的鲁棒项.利用Lyapunov定理证明所提出的控制方法可以实现系统有界稳定,大量仿真和实验结果验证了控制器在系统发生故障时具有良好的容错能力、控制精度和响应速度.     

电传动车辆轮毂电机恒转矩弱磁控制策略

为了实现电传动装甲车用轮毂电机的高性能控制,开展先进的矢量控制方案研究. 为了获得良好的转矩、转速动态性能,采用转矩控制模式,设计基于全阶滑模观测器的电磁转矩估计方法. 基速以下,驱动系统采用最大转矩电流比（MTPA）控制策略,当转速大于基速时,结合轮毂电机的控制需求,提出并设计新颖的恒转矩前馈结合电压反馈的电流补偿弱磁控制方案. 基于90 kW内置式永磁同步电机（IPMSM）开展实验研究. 结果表明,所设计的转矩观测器能够保证较高的观测精度,误差基本小于5 N·m;电机转矩的跟随性能较好,动态误差小于5%;电机能够由MTPA运行模式平滑过渡到弱磁模式,严格按照所规划的弱磁路线运行. 在运行过程中,轮毂电机的转矩控制性能良好,转速响应快,能够满足电传动车辆的控制需求.     

基于dSPACE的异步电动机控制平台研究

为开发既快捷又便利的控制算法工作平台,本文基于dSPACE控制系统开发平台,利用空间矢量脉冲宽度调制和功率变换技术,设计了异步电动机半实物调速系统,给出了硬件电路的整体设计方案,并分别设计了整流、三相逆变、故障输出和三相电流采集等电路,同时对矢量控制算法进行仿真和实验结果分析,并利用dSPACE半实物仿真平台实现了异步电动机闭环控制系统。仿真和实验结果表明,电机运行平稳,在运行中有负载扰动时,电机能迅速恢复设定转速,系统具有良好的动态和稳态性能。dSPACE半实物仿真平台能够快速验证硬件电路及控制算法的可行性,缩短了项目研发周期,节省了大量测试费用。     

永磁同步电机驱动系统电流传感器容错控制

为实现永磁同步电机矢量控制系统中电流传感器的故障诊断及其容错控制,确保系统的安全性,基于矢量旋转的概念提出一种新颖的故障诊断及容错控制方法. 建立3个不同轴定向的坐标系,将坐标系下α轴定子电流分量的指令值和测量值比较,判断3个电流传感器的故障信息;基于Lyapunov稳定性定理设计自适应反推观测器进行电流估计;根据3个坐标系设计逻辑判断机制,故障发生时以恰当的估计电流取代测量电流进行反馈以重构系统,保证电机在故障发生时稳定运行. 仿真和实验结果证明：该策略能够有效实现永磁同步电机驱动系统中三相电流传感器的故障诊断、准确判断故障相,在重构电流过程中,αβ坐标系电流分量的选取正确而稳定,测量电流与估计电流的不同组合能够保持较高性能,维持系统的稳定性,具有较高的可行性和可靠性.     

基于全阶磁链观测器的间接定子量控制系统

分析了基于定子磁链定向的异步电机间接定子量控制的原理,通过磁链的幅值和位角增量来计算空间电压矢量。以定子磁链和转子磁链为状态变量,构造了感应电机全阶磁链观测器。并采用Matlab对该控制方案进行仿真,结果表明,基于全阶磁链观测器的间接定子量控制系统有很强的鲁棒性,且具有较好的动态和稳态性能。     

永磁同步电动机控制方法研究

根据永磁同步电动机PMSM数学模型结合矢量控制理论设计了滑模观测器,采用了一种饱和函数的算法抑制抖振。以TMS320LF2407A为控制核心,设计了控制系统的硬件,编制了滑模估算算法,并且在额定功率为180 W,额定电压为380 V的PMSM实验装置上进行了实验研究。结果表明,研究的滑模观测器估算方法切实可行,能够实现转子位置跟踪,永磁同步电机具有良好的调速运行指标。