永磁同步电机无传感器变结构矢量控制

针对电机控制中采用的PI调节器对电机参数变化及外加干扰时鲁棒差和无位置传感器控制实现困难等问题,在研究常规永磁同步电机矢量控制策略的基础上,将滑模变结构控制(VSSMC)和无迹卡尔曼滤波(UKF)引入该策略中,用VSSMC分别替代策略中速度PI控制器和2个PI电流控制器,同时利用UKF对电机定子直轴电流、交轴电流、负载转矩、转子位置和转速进行实时估计,提出了一种新颖的基于VSSMC和UKF的永磁同步电机无传感器矢量控制方案.仿真结果验证了新方案的正确性,所设计的VSSMC能有效调节转速和电流,其调节效果优于常规PI控制器,所设计的UKF观测器能准确估计系统状态,而且两者对系统参数摄动、外干扰、测量误差以及测量噪声都具有极强鲁棒性,系统的动、静态性能明显增强.     

基于改进型负载转矩观测器的永磁同步电机滑模控制

为减少负载转矩扰动对永磁同步电机控制造成的影响,设计了一种改进型负载转矩观测器.以转速和负载转矩为观测对象建立负载转矩观测器,将观测的负载转矩前馈补偿至转矩电流中,并加入可变增益算法,有效抑制了滑模速度控制器输出的抖振问题;采用改进滑模速度控制器替代传统的PI控制,通过改进控制器中指数趋近律函数,提高了系统的响应速度....     

基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机惯量补偿

针对扩展卡尔曼滤波估计算法在突加负载时存在抗扰性不足的问题,提出一种基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机惯量补偿方法。利用扩展卡尔曼滤波获取电机的位置与转速等状态参数,建立负载扰动观测器,对扰动惯量进行辨识并进行补偿。对比扩展卡尔曼滤波无速度传感器的永磁同步电机矢量控制的仿真结果表明,基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机惯量补偿的调速系统具有更好的抗扰性能和鲁棒性。     

基于转矩前馈补偿的双永磁电机系统转速同步控制

针对负载转矩扰动造成的双永磁电机系统转速同步性能下降的问题,提出采用观测器测量负载转矩并进行前馈补偿的策略,以减小负载转矩扰动对系统同步性能的影响。首先基于电机数学模型设计了负载观测器,根据传感器测量得到的机械角速度与q轴电流信息准确地估计电机的负载转矩,并结合交叉耦合结构实现了两台电机的转速同步。仿真与实验结果证明：采用所提策略可以准确观测负载转矩,显著减小双永磁电机间的同步误差,大幅缩短双电机调速过渡过程,有效提升系统同步性能。     

永磁同步电机新型转矩自适应控制

在很多场合永磁同步电机的输出转矩需要精确控制,同时希望转速平稳,不受电机参数变化及负载扰动的影响。介绍了一种以转速、转矩和磁链为虚拟变量的反推控制算法,可以使永磁同步电机的输出转矩在全局范围内快速无差跟踪负载转矩,并结合自适应控制律,可以实时估计定子电阻和负载转矩,能有效减小内外部扰动对电机转速的影响。仿真结果表明:此控制方法可以有效提高系统的静态和动态性能,保证系统的全局收敛,且转矩跟踪迅速,电机参数变化和负载扰动对电机转速的影响很小,有良好的伺服性能和较强的抗干扰能力。     

改进SMO与I-f启动相结合的PMSM无传感器控制

为了提高永磁同步电机的无传感器矢量控制性能,在中高速段对传统的滑膜观测器进行了改进,使用sigmoid函数代替sign函数,削弱了抖振。针对传统启动方式抗负载扰动能力差的问题,深入研究了电流闭环的I-f启动策略,预定位后,在电机绕组中输入幅值恒定、频率逐渐增大的旋转电流矢量,实现电机的电流闭环启动。为了设置合适的指令角加速度,引入平均转矩的概念,得到其取值的约束范围。仿真结果表明,I-f启动和基于改进后的滑膜观测器无传感器控制方法能够可靠运行,具有良好的动态性能和抗负载扰动能力。     

PMSM非线性解耦控制系统的L2增益干扰抑制

为了克服电机参数变化和负载扰动的不确定性对永磁同步电机动态解耦控制系统性能造成不利影响,提出一种带干扰抑制的永磁同步电机调速系统的非线性解耦控制方法,将参数变化和负载转矩扰动作为扰动输入,基于Lyapunov函数设计系统的状态反馈控制器,使得闭环系统对所有有界干扰是内部稳定的,且从扰动输入到输出满足任意小的有界L 2增益.仿真和试验结果表明:该控制策略能有效地改善调速系统的动态性能,增强其鲁棒性和抗干扰能力.     

基于端口耗散哈密顿系统的电机控制方法

为了满足永磁同步电机高精度、高动态性能的控制要求,提出了一种基于端口耗散哈密顿系统的电机控制方法.采用系统互联和阻尼结构配置的方式对永磁同步电机控制系统进行了设计,建立了d-q坐标系下的永磁同步电机数学模型,构造了端口耗散哈密顿系统的能量函数,利用IDA-PBC方法对电机速度控制器进行了设计.仿真结果表明,提出的控制策略只需要调节两个参数即可实现对电机的速度控制,减少了系统复杂性,利用负载扰动观测器作为前馈补偿,降低了噪声影响,加快了系统的响应速度,提高了系统运行的稳定性.     

永磁同步电机混合非线性控制策略

永磁同步电机是一个非线性多变量强耦合系统,采用传统的线性控制方法难以在大范围运行中保持良好的动态性能和鲁棒性.针对永磁同步电机的特点,提出一种结合滑模控制和自抗扰控制的混合非线性控制策略,用于永磁同步电机矢量控制系统设计.根据指数趋近律算法设计滑模控制器,用于内环的电流控制.外环的速度采用自抗扰控制,速度控制器对负载扰动进行估计和补偿.仿真结果表明,提出的控制系统不仅具有良好的动态和静态性能,而且对负载及系统参数扰动具有较强的鲁棒性.     

永磁同步电机的极坐标系无位置传感器控制

利用极坐标系下的永磁同步电机(PMSM)模型,提出基于跟踪微分算法的极坐标系永磁同步电机转子状态观测方法.该观测方法采用跟踪微分算法对电流的极坐标分量进行处理,得到2个电流分量的微分,从电机模型中提取出转子位置信息和转速信息.通过理论分析表明,电机参数的变化对该观测方法所得结果的影响非常小.搭建了永磁同步电机矢量控制系统的实验平台,实验结果验证了该方法在电机稳态运行和转速波动的情况下都能够准确地估算出转子的位置和转速.     

内置式永磁同步电机宽转速范围最小损耗控制研究

为实现内置式永磁同步电机宽转速范围内的损耗最小控制,建立了永磁同步电机损耗模型,考虑电机动态工况,推导了损耗最小的直轴电流隐式表达式,采用数值方法求解该直轴电流;基于扩展卡尔曼观测器,估算铁损支路电流,实时计算等效铁损电阻修正损耗模型.结合矢量控制,与额定转速以下采用最大转矩电流比(Maximum Torque per Ampere,MTPA)、额定转速以上采用弱磁控制(Flux Weakening,FW)或最大转矩电压比(Maximum Torque per Voltage,MTPV)的传统控制策略进行比较研究.结果 表明:在全转速范围内,所提策略均能使可控总损耗最小,动态和稳态效率均优于传统策略,且在额定转速动态响应更快,磁阻转矩利用更好.所提损耗最小控制策略实现了宽转速范围内的统一求解,具有计算过程快速简洁、动稳态工况均可适用和更高效节能的优点.     

用于直驱式机电作动器的PMSM自抗扰控制研究

基于永磁同步电机(PMSM)的直驱式机电作动器,要求电机位置控制精度高、鲁棒性强,且具有极高的抗负载冲击能力.针对以上需求,设计了实用的PMSM自抗扰控制器.首先,采用线性控制率实现误差反馈控制,并应用扩张状态观测器(ESO)估计交、直轴电流交叉耦合及电量参数摄动所引起的扰动以进行前馈补偿,实现id=0的矢量控制及交轴电流随动控制;然后,应用跟踪微分器安排位置响应的过渡过程,用ESO估计出系统状态及负载和摩擦转矩引入的总扰动,分别用于实现非线性状态反馈控制及扰动补偿,完成以交轴电流为内环的位置伺服控制.仿真及实验结果表明,PMsM自抗扰控制系统精度高,响应快速无超调,刚度大,算法本身计算量小,且易于工程实现,具备可行性.     

基于无迹卡尔曼滤波的永磁同步电机无传感器直接转矩控制

文章研究了一种永磁同步电机直接转矩控制定子磁链观测器及无传感器控制实现方案.利用永磁同步电机dq坐标系下的非线性模型和无迹卡尔曼滤波技术建立了无迹卡尔曼滤波磁链观测器以估计定子磁链,同时可以实时估计转子位置和转速.在时变、动态、非线性控制系统中,该观测器针对带有噪声的输入量进行实时递归优化估计状态,对参数变化、模型不精确、过程噪声和测量噪声具有较强的鲁棒性.为了提高系统性能,采用了空间矢量调制以保持逆变器开关频率恒定.仿真研究验证了所提出控制策略的有效性,系统对定予磁链初始误差和转子初始位置误差具有较快的收敛特性,并具有较好的速度响应和转矩响应特性.     

基于转动惯量辨识与扰动补偿的 永磁同步电机滑模控制

针对永磁同步电机负载转矩波动及负载转动惯量的变化对控制性能的影响,采用一种模型参考 自适应控制方法实时辨识转动惯量,利用设计的扰动补偿观测器,结合辨识出的转动惯量估算出负载转矩值, 然后将观测的负载转矩转换为观测电流值与给定电流值的误差,从而对控制系统进行前馈补偿,以减小转矩 电流脉动,提高系统的抗扰能力和响应速度。通过模型在环实物仿真平台验证,所采用的控制策略对系统的 抗扰性能和响应速度都有很好的改善效果,增强了系统的鲁棒性。     

永磁同步电机鲁棒自适应位置控制

提出了一种新型的永磁同步电机(PMSM)精确鲁棒位置控制方法.在直接驱动电机控制系统中,负载转矩干扰会直接影响电机的运行.通过使用具有固定增益的负载转矩观测器可以抑制转矩干扰.然而,使用负载转矩观测器还不能精确地确定电机的磁链.为了克服未知参数、转矩干扰和抖振影响,提出了一种无差拍自适应渐进稳定观测器.通过使用李亚普诺夫稳定性定理判定系统的稳定性,确定系统稳定的临界参数.仿真结果表明,本方法能够大大减小由于参数不确定性、转矩干扰和微小抖振所导致的位置误差.     

基于扰动观测器的电动助力转向系统用永磁同步电机鲁棒预测电流控制

为了提高电动助力转向系统中永磁同步电机的电流跟踪性能,采用了无差拍控制策略,但传统无差拍控制的稳定性和控制精度受系统延时和电机参数摄动及其他扰动的影响。因此,提出了一种基于扰动观测器的鲁棒预测电流控制(ARPCC)算法。该算法在无差拍控制基础上增加了电流观测器和扰动观测器,电流观测器预测电机电流,补偿控制延时,扰动观测器通过估计系统扰动提高电流观测和控制精度。仿真和试验结果表明:该算法可以显著提高电流跟踪的稳态性能和动态性能。     

基于随机激扰的某轨道车辆电机控制仿真研究

阐述了两轴轨道车辆的运行及结构特点,采用永磁同步电机驱动;深入研究了矢量控制的原理,搭建了一个基于矢量控制的转速、电流双闭环调速系统PI控制器;同步电机矢量控制系统进行了在不同运用状态下的电机转速控制仿真研究．仿真结果表明：在裁荷（扭转载荷）、运行速度同时变动以及叠加随机激扰的情况下,电机调速控制性能优良,电机电磁转矩能很好的跟随负载的变化而变化,控制系统能够达到稳定性、快速性的要求．     

基于SRUKF的永磁同步电机无传感器控制研究

对电机转子转速或位置的高精度估计是实现永磁同步电机高性能无传感器控制的一个技术关键.本文提出采用一种平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF)方法估计永磁同步电机的转子转速.该方法无需对非线性系统方程线性化处理,在UKF算法基础上,通过引入QR分解和Cholesky分解运算,直接利用状态协方差矩阵的平方根进行迭代,进一步降低截断误差的传递积累效应和提高算法的收敛稳定性,从而改善转速的估计效果.负载突变和期望转速跳变情形下的电机无传感器控制仿真结果表明:相比传统扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波估计方法,该方法具有最小的转速估计误差,且能进一步提高永磁同步电机的无传感器控制性能和鲁棒性.     

无轴承电机的无速度传感器控制

为了解决在控制过程中,表面贴装式永磁无轴承同步电机的参数未知或随温度、饱和等发生慢时变对系统产生影响这一问题,在使用灰色预测方法对电流预测的基础上,提出一种面贴式永磁型无轴承同步电机参数的在线辨识方法.利用系统辨识理论建立面贴式永磁型无轴承电机无位置与速度传感器的矢量控制系统.仿真和实验结果证明,该方法具有模型简单、收敛速度快、误差小等特点,系统能在较大扰动下实现稳定悬浮.     

基于随机滤波器的无位置传感器SMPM电机磁通辨识

用随机滤波器对无速度传感器的交流永磁电机的转子磁通进行观测.观测过程中为了降低计算量,采用参数的混合辨识方法,把滑模观测器引入磁通辨识系统,代替位置传感器对转子位置和速度进行估计.用Matlab7.0建立离线辨识模型,仿真分析了转子磁通估计值与实际值之间的误差,以及磁通估计值随负载转矩大小的变化情况.