改进型永磁同步电机解耦控制策略研究

永磁同步电机电流反馈解耦控制易受到在运行过程中参数变化等不确定扰动的影响。为了改善电流反馈解耦控制的解耦效果和控制精度,研究了一种CFDC-DOB策略。该策略将交直轴间耦合电流和电感参数变化引起的电压误差作为外部干扰来处理,干扰观测器用于观测外部干扰,观测值作为补偿反馈到电压输入端以减弱扰动对系统的影响,实现电流环的精确控制。理论分析和实验结果表明,引入了扰动观测器的电流反馈解耦控制策略提高了系统的动态解耦效果与鲁棒性。     

基于非线性扰动观测器的永磁同步电机单环预测控制

为改进永磁同步电机控制系统的动态性和鲁棒性,降低控制器参数调整难度,提出了一种基于广义预测控制和非线性扰动观测器的转速–电流单环控制方法。首先,根据永磁同步电机的连续时间模型,通过非线性广义预测控制理论,设计了显式单环预测控制器。然后,针对系统中的电磁和机械参数变化、负载扰动等非匹配扰动,设计了非线性扰动观测器估计系统所有扰动,用于前馈补偿控制,并证明了系统的稳定性。另外,基于无差拍原理设计了电流限幅控制环节,以保证单环控制下电机工作于电流约束内。最后,仿真和试验结果表明,提出的方法动态性能好、超调小,对负载和参数变化抗扰性强,而且控制器只需简单调节预测时域和观测器增益,为工程实现提供了有效途径。     

基于干扰观测器的永磁同步电机速度控制

永磁同步电机因其固有特性得到广泛应用,但由于永磁同步电机的非线性特性,针对该系统的控制器设计难度较大。本文建立了一种采用雅克比矩阵线性化永磁同步电机模型的反馈控制器,并使用非线性干扰观测器进行自适应更新。该方法替代了传统矢量控制中使用的3个PID控制器,对负载力矩扰动有很好的补偿作用,增强了电机控制的稳定性和鲁棒性,并通过Matlab/Simulink仿真结果进行了验证。     

带负载扰动前馈补偿的PMSM模型预测控制

本文提出了一种带负载扰动前馈补偿的永磁同步电机模型预测控制方法。根据永磁同步电机的基本方程和预测控制原理构建转速预测模型,采用一种改进的Luenberger观测器来估计负载转矩扰动,通过在转速预测控制器中引入负载扰动前馈补偿,来提高驱动系统的动态响应速度和抗负载扰动能力。实验结果表明,与传统的永磁同步电机模型预测转速控制相比,本文提出的控制方法在负载突变的情况下,转速波动更小,鲁棒性更强。     

位置伺服永磁电机鲁棒性无差拍预测转速控制

为了提高永磁同步电机位置伺服系统的控制性能,该文提出一种鲁棒性无差拍预测转速控制策略。首先,根据无差拍控制原理对速度环和电流环进行设计。其次,采用增量模型消除了永磁磁链对电流预测的影响。再次,设计扩展状态观测器,对参数不匹配、负载和逆变器非线性造成的扰动进行观测。然后,根据位置伺服系统的特点提出一种补偿策略。最后,通过实验对提出的控制策略进行研究,实验结果表明,该方法能提高系统的稳态控制精度和动态响应速度。     

永磁直驱风力发电系统最大功率跟踪非线性抗扰控制

针对永磁同步发电机的非线性、内部参数不确定以及外部扰动等问题,提出了一种直驱式永磁同步风力发电系统最大功率跟踪的非线性抗扰控制方法。该方法使用一种非线性光滑函数来设计非线性扩张状态观测器(NLESO)和非线性抗扰控制律。由NLESO来实现系统扰动及不确定性的估计,前馈到控制输入端对扰动进行补偿,从而有效提高了系统的抗扰能力。分析了NLESO的收敛性。仿真结果表明了该控制方法不仅具有响应速度快、控制精度高的特点,而且无超调无抖振现象,因而在风力发电系统最大功率跟踪控制领域具有较大应用价值。     

基于自抗扰控制器的PMLSM直驱系统位置控制

为了提高永磁直线同步电机(PMLSM)直接驱动进给运动的工作性能,针对系统模型参数摄动和扰动频繁不确定等非线性复杂特点,在建立系统二阶位置伺服控制模型的基础上,利用自抗扰控制(ADRC)技术,设计了一种永磁直线同步电机直驱系统位置伺服二阶自抗扰控制器。二阶跟踪微分器(SONTD)采用组合正弦饱和函数sinsign,为系统位置给定指令安排快速无超调的过渡过程;扩张状态观测器(ESO)形成对系统扰动力的快速精确观测及实时动态补偿;通过构造基于全部状态的误差反馈律实现PMLSM的非线性控制。仿真实验表明,该控制系统在PMLSM参数摄动和外部扰动的情况下,均能保持快速而准确的位置跟踪,抗干扰性和鲁棒性良好。     

基于滑模观测器的永磁直线同步电机速度控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)在速度跟踪控制过程中因其模型具有非线性、参数时变性以及变量间的随机耦合等特点,导致电机速度跟踪控制精度低,提出了一种滑模观测器的永磁直线同步电机反馈线性化速度跟踪控制方法。首先建立了永磁直线同步电机的非线性模型,采用非线性坐标变换以及非线性状态反馈方法将电机系统进行了解耦处理,从而得到具有独立的非线性特点的电流和速度子系统。并设计了速度跟踪控制器,对反馈线性化所需要的动子加速度以及负载扰动信号,设计了一种扩张滑模观测器对其进行有效观测。仿真实验结果表明:该控制方法能够有效提高电机的速度跟踪精度拥有较好的鲁棒性。     

基于PCH的永磁直线同步电机L2增益扰动抑制控制系统的研究

永磁直线同步电机具有损耗小、力能指标高、响应速度快等优点。针对其位置控制精度问题,提出了基于端口受控哈密顿系统的L2增益扰动抑制的控制方法,设计的控制系统具有良好的可靠性和稳定性。首先,从永磁直线同步电机的原始模型和能量平衡的观点出发,建立永磁直线同步电机的PCH系统模型。其次,将最大输出功率控制原理与L2增益扰动抑制控制方法相结合,设计了伺服控制系统。实验结果表明,该系统可以对负载扰动进行有效抑制,降低了稳态误差,提高了控制精度。     

基于滑模自抗扰控制器的永磁同步电机位置环控制研究

由于电机参数变化和负载扰动等不确定性因素的影响,永磁同步电机位置控制的动态响应和抗扰动能力不能很好的兼顾,本文提出一种基于滑模自抗扰控制器的永磁同步电机位置环控制策略,把转动惯量和负载作为扰动量,以电机转子角度为状态变量,通过扩展状态观测器观测,进行补偿校正,为高频抖振提供旁路,设计了滑模面和滑模控制律,提高了系统的稳定性。仿真表明,系统具有动态响应快,控制精度高,且系统对干扰具有很强的鲁棒性。     

PMSM调速系统的有限时间复合控制器设计

针对永磁同步电机调速系统提出了一种基于反馈线性化、有限时间控制和扩张状态观测器的复合控制方案。由于未知外部扰动和参数不确定性,PMSM伺服系统是非线性的。首先,利用反馈线性化的思想,将电机模型变换为两个线性子系统。基于永磁同步电机电压与转速和电流的数学模型,分别设计了相应的单控制环有限时间控制器。其次,对于系统中存在的未知外部扰动和参数不确定性,利用扩张状态观测器技术估计系统的集总扰动,并且将估计值用于前馈补偿设计。最后仿真结果表明了该复合控制方案的有效性。     

考虑系统扰动的永磁同步电机复合控制策略

提出一种结合滑模速度控制和扩展滑模扰动观测器的永磁同步电机复合控制策略。滑模速度控制采用新型趋近律设计,扩展滑模扰动观测器对系统内部参数摄动以及外部负载干扰进行准确估计。所设计的复合控制器通过系统扰动估计环节对控制系统中的综合扰动项进行实时估计,用以对速度控制环节进行前馈补偿,实现控制系统自抗扰控制。试验结果验证了所提出控制策略的有效性和可行性。     

带扰动补偿的永磁同步电机鲁棒H∞控制

为了提高永磁同步电机调速系统的抗干扰能力,提出了一种鲁棒H∞控制方法。首先,根据鲁棒H∞控制原理,提出了永磁同步电机H∞速度控制设计方法,并介绍了求解方法。设计加权函数时考虑了跟踪性能、干扰抑制、输出限制和模型不确定性。通过伯德图详细说明了性能加权函数对动态性能的影响,并给出了加权函数的设计方法。然后,在考虑参数不确定性和未建模动态的情况下,为进一步提高系统的抗干扰能力,通过Luenberger扰动观测器将扰动作为前馈补偿观测,并将其反馈到速度控制器中,以加速动态响应,增强对扰动的抑制能力。最后,通过试验对比了传统比例积分控制器、H∞速度控制器和所提的复合速度控制器,试验结果验证了所提复合速度控制器的有效性。     

基于迭代滑模和扰动观测器的永磁同步电机转速控制

为了提高永磁同步电机（PMSM）控制系统的转速跟踪精度和鲁棒性,抑制其周期性转矩脉动,提出了一种基于积分滑模控制和迭代学习方法的PMSM单环控制策略。控制器采用单环滑模控制策略替代了传统的转速-电流级联控制,简化了控制系统的结构,提高了系统动态响应,通过引入迭代学习控制有效抑制了因电流谐波而导致的转矩脉动,提高了转速稳态控制精度。此外,针对系统存在的外部负载扰动、模型和参数不确定性等,设计了双重扰动观测器估计系统扰动量,提高了系统的鲁棒性。最后,针对所提复合控制策略进行了试验验证。试验结果表明,所提出的控制方法具有良好的动态性能、抗干扰能力和稳态控制精度。     

基于非线性自抗扰控制的双闭环PMSM速度控制策略研究

针对在传统PI控制策略下永磁同步电机伺服系统中存在转速易超调和抗扰能力差等问题,提出一种基于非线性自抗扰控制的双闭环永磁同步电机速度控制策略。在速度环和电流环中将传统的PI控制器替换为非线性自抗扰控制器,分别设计转速环和电流环的非线性自抗扰控制器。在转速环中,利用跟踪-微分器解决响应快速性和超调之间的矛盾;引入二阶扩张状态观测器,对扰动进行估计并补偿;通过非线性状态误差反馈控制律,提高系统的控制精度。在电流环中,通过引入自抗扰控制中最核心的扩张状态观测器,减小未知扰动对系统的影响。仿真结果表明,系统具有响应快、无超调、抗扰能力强的特点,对负载、转速变化具有较强的鲁棒性,验证了该控制策略的有效性。     

基于改进非奇异快速终端滑模反演控制的风力发电系统最大功率跟踪

针对永磁直驱风力发电机系统的最大功率跟踪存在非线性、系统参数不确定及外部扰动问题,提出一种基于有限时间干扰观测器的非奇异快速终端滑模反演控制策略。针对转速跟踪问题,将系统参数不确定与外部扰动定义为集总扰动,用观测器快速精确估计之后补偿。采用反演控制法处理非线性系统,结合动态面控制设计虚拟控制律,同时设计滑模控制律,提高系统收敛速度与跟踪精度。通过李雅普诺夫理论与仿真实验证明该系统的稳定性与有效性。     

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。     

基于非线性扩张观测器的永磁同步电机无位置传感器低速控制策略研究

针对永磁同步电机在实际应用中需要安装位置传感器以及在低速、无位置控制系统中由于多种非线性变量相互耦合影响电机动态性能的问题,设计了基于脉振高频电压注入法的永磁同步电机无位置低速控制系统。并将非线性扩张观测器引入控制系统中,实现未知不确定和外加干扰的估计,将其应用于闭环PID控制中,实现无需位置传感器的永磁同步电机低速控制。研究结果表明:基于非线性扩张观测器的永磁同步电机低速控制系统可以按照预定速度给定平稳运行,并且具有良好的抗扰动性能,满足实际应用中的控制需求。     

永磁同步电机神经网络速度控制器设计

针对永磁同步电机非线性、多参数变化以及系统扰动等问题,将传统PID控制与具有强自适应、自学习能力的径向基函数(RBF)神经网络相结合,设计一种永磁同步电机神经网络速度控制器。用RBF神经网络自适应整定PID速度控制器参数,提高系统鲁棒性和控制精度;利用改进资源分配网络(IRAN)和梯度下降法进行离线学习和在线学习,提高RBF神经网络的运算速度。通过MATLAB仿真实验,相比于传统PID速度控制,神经网络速度控制器具有更高的控制精度,更好的调速性能和鲁棒性。     

基于滑模观测器扰动抑制的永磁同步电机模型预测控制方法

电机参数精度直接影响模型预测控制的性能,当出现参数失配时,会出现稳态误差,严重时影响系统稳定性。为了降低参数失配对模型预测控制性能的影响,提出了一种基于滑模扰动观测器补偿的模型预测电流控制算法。首先,将利用精确参数和离线参数预测得到的电流误差作为补偿项添加至预测模型中,构建了基于扰动补偿的永磁同步电机预测模型。其次,根据滑模变结构原理,建立了扰动观测器,并将实时检测到的扰动量用于模型预测计算中,用以补偿由参数失配带来的预测误差。由于所提出的滑模扰动观测器是根据新型双曲正切函数趋近律建立的,抖振现象能够得到抑制,且不需再使用低通滤波器,降低了延时效应。实验结果表明,提出的基于滑模扰动观测器补偿的模型预测电流控制能够降低由参数失配带来的稳态误差与电流波动,达到参数不失配时的模型预测控制精度,具有很高的应用价值。