基于变结构控制的无传感器交流伺服系统研究

为了取消永磁同步电机控制中的机械传感器,获得矢量控制中需要的电机转速和位置信息,设计了一种基于变结构控制的永磁同步电机转速和转子位置估算方法。选取定子固定坐标系下定子电流及电机感应电动势为状态变量,定子电压和电流作为输入、输出量,建立估算电机转速和转子位置的自适应滑模观测器系统。通过观测电机感应电动势来估计电机转子位置和转速,并结合扩展的卡尔曼滤波对电机感应电动势进行滤波。实验结果表明带有扩展的卡尔曼滤波的滑模观测器具有良好的动态性能,对被控对象的参数变化和扰动有很强的鲁棒性。     

城轨牵引内置式永磁同步电机转速及转子位置检测

针对城轨牵引无传感器内置式永磁同步电机的运行要求,设计了一种基于新型滑模观测器的内置式永磁同步电机转速及转子位置观测器,通过电机电流的滑模观测模块对扩展反电动势进行观测,使用S型函数取代传统的离散控制律,以削弱系统“抖振”;采用转速参数辨识和转子位置角度的锁相环将转速与位置分开观测,以提高转速和转子位置的观测精度;采用变参数PI控制器替代传统的内置式永磁同步电机速度控制环中恒参数PI控制器,以改善系统动态性能.证明了该新型滑模观测器的控制系统的稳定性,开发了基于STM32F103嵌入式微控制器的滑模观测矢量控制系统,实验结果验证了该控制策略的有效性与可行性.     

基于UKF的永磁同步电动机无传感器矢量控制研究

针对扩展卡尔曼滤波状态估计为有偏估计,对模型误差鲁棒性差等问题,将无轨迹卡尔曼滤波引入永磁同步电动机控制中,研究了基于无轨迹卡尔曼滤波的永磁同步电动机无传感器矢量控制策略,利用永磁同步电动机dq坐标系下的非线性模型和无轨迹卡尔曼滤波技术建立了无轨迹卡尔曼观测器,该观测器不需要电机机械参数和电机转子初始位置信息,可以实时估计电机定子直轴电流、定子交轴电流、转子位置和转速.仿真研究表明,所设计观测器能准确估计电机直轴电流、交轴电流、转子位置和转速,具有较好的速度响应特性,并对转子初始位置误差具有较快的收敛特性.该观测器也对系统参数摄动、外部干扰、测量误差、过程噪声和测量噪声具有很强鲁棒性.     

基于PSO理论的PMSM无位置传感器低速控制系统研究

针对表贴式永磁同步电机在无位置控制系统中各种强耦合因素进行解耦分析,提出了永磁同步电机无位置传感器低速控制的一种新途径。通过搭建永磁同步电机的高频注入模型,优化了系统的拓扑结构。采用非线性状态观测器代替传统的观测器,提升了系统的估算精度和实时性。在参数整定方面,将粒子群算法引入控制系统,实现对于系统调节参数的动态整定,使系统可以适应多种复杂工况。并在硬件平台上验证基于无位置传感器的永磁同步电机低速控制系统整体功能,通过对于电机起动特性以及带载、转速跌落特性的整体验证。研究结果表明：基于PSO(粒子群优化算法)理论的永磁同步电机低速控制系统可以按照预定速度平稳运行,并且具有良好的抗扰动性能,满足实际应用中的控制需求。     

基于自抗扰控制器的内置式永磁同步电机无位置传感器控制

位置传感器故障是内置式永磁同步电机可靠性降低的重要原因之一。针对无位置传感器算法中滑模观测器存在观测角度滞后和系统抖振的缺陷,提出了一种以自抗扰控制器为核心的无速度传感器控制方法。该方法基于内置式永磁同步电机的扩展反电动势模型,重新设计了适用于其电流内环的自抗扰控制器,使之不再依赖于永磁体磁链参数。针对位置和速度估计问题,系统将扩展反电动势纳入未知扰动,采用状态扩张观测器对其进行估计,最后使用锁相环生成转速和转子位置。仿真和实验结果表明,该控制策略能够准确估计电机转子位置,并具有很好的稳态性能。     

基于扩展Kalman滤波器的PMSM高性能控制系统

扩展Kalman滤波器考虑了系统噪声和测量噪声的影响,是一种基于最优控制理论的非线性估计方法.本文提出一种新型的用于永磁同步电机(PMSM)的基于扩展Kalman滤波器(EKF)的状态观测器,可以把有限精度的光电码盘信号的量化误差考虑为测量噪声,从而可以精确观测转子位置和转子转速.电机不需要知道转子初始位置就可以起动.该状态观测器还可以观测负载转矩,利用观测的负载转矩形成对给定转矩的前馈补偿,可以大大改善负载转矩波动过程中的转速控制性能.在轻负载时永磁同步电机定子电流较小,因此电流测量过程中的噪声和干扰对系统性能的影响就非常明显.Kalman滤波器可以有效消除电流测量值中的干扰和测量噪声,提高系统在轻载时的性能.仿真和实验结果验证了该系统的性能.     

低载波比下的永磁同步电机无传感器控制

提出一种适用于低载波比运行条件下的永磁同步电机无传感器控制方法。首先,分析了电流环在传统PI以及复矢量调节器控制下对系统解耦性能的影响,提出一种改进型复矢量调节器对系统电流环进行调节,有效提高系统低载波比运行下的解耦性能。其次,设计一种同步旋转坐标系下的全阶状态观测器,对电机转子位置进行有效观测。实验结果验证了提出控制方法的有效性和可行性。     

波浪发电系统无速度传感器功率优化控制

波浪发电系统中的速度位置传感器工作环境恶劣,为此提出基于扩展卡尔曼滤波算法的无速度传感器方案。以永磁同步直线电机的电压电流参数为输入,基于预测和更新2个阶段,建立扩展卡尔曼滤波观测器系统,估算发电系统速度和位置。通过分析波浪能量转化装置的相幅特性,确定波浪能功率提取最大化工况下的最佳电磁力,并作为系统控制目标,通过空间矢量调制的电流控制策略实现系统控制。仿真结果表明,所提控制方案动态特性好,速度和位置观测误差小,鲁棒性强,功率优化策略效果显著。     

基于EKF的永磁同步电机无位置传感器控制

针对伺服控制中需要安装机械传感器的问题,提出了采用扩展卡尔曼滤波器设计永磁同步电机无位置传感器控制系统。扩展卡尔曼滤波状态观测器能够对转子位置角和转速以及负载转矩进行估算,并将估算的负载转矩对q轴电流调节器进行前馈补偿。考虑到转动惯量与负载转矩密切相关,采用模型参考自适应控制方法对转动惯量进行辨识。实验结果表明基于以上方法所设计的永磁同步电机控制系统具有良好的控制性能。     

基于滑模观测器的无位置传感器PMSM控制研究

在无位置传感器的永磁同步电机控制策略中,采用观测器通过电压和电流来观测转子位置而取代位置传感器是一种有效的策略,但这种策略在零速及附近的低速范围内存在观测死区。提出一种将电机的它控和自控方式相结合的控制策略,在零速及附近的低速范围内采用它控方式,电机按照压频比控制并在观测器能够观测出转子位置后切换到自控方式而实现空间电压矢量控制。研究表明这种方式能够解决观测器方式在零速及附近的低速范围内存在预测死区问题,适用于对低速控制性能要求不高的风机以及泵类等的永磁同步电机控制。     

基于滑模观测器的永磁无轴承电机控制

在永磁无轴承电机转矩系统的磁场定向控制策略的基础上,提出了一种基于滑模观测器的永磁无轴承电机转子位置-速度的观测方法。通过检测转矩绕组电流对转子位置进行估测,实现了无轴承电机的无速度传感器运行。给出了基于滑膜观测器无速度传感器运行控制的永磁无轴承电机系统框图和控制程序流程,并对观测器的效果进行了试验研究,结果表明了该观测器的可行性和实用性。     

基于滑模观测器的永磁无轴承电机控制

在永磁无轴承电机转矩系统的磁场定向控制策略的基础上,提出了一种基于滑模观测器的永磁无轴承电机转子位置-速度的观测方法。通过检测转矩绕组电流对转子位置进行估测,实现了无轴承电机的无速度传感器运行。给出了基于滑膜观测器无速度传感器运行控制的永磁无轴承电机系统框图和控制程序流程,并对观测器的效果进行了试验研究,结果表明了该观测器的可行性和实用性。     

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。     

IF控制结合滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器复合控制策略

用于永磁同步电机低速区的高频信号注入无位置传感器控制算法会产生额外的损耗,而且算法数字运算量较大。针对这一问题,提出一种IF控制结合滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器复合控制策略。在电机低速区采用转速开环、电流闭环的IF控制策略,对IF控制使用的虚拟同步坐标系和转子同步坐标系相位关系进行分析。在电机中高速区采用基于滑模观测器的无位置传感器控制策略,在滑模观测器中采用正弦型切换函数,改善了滑模运动的抖振问题。通过合理设计过渡状态,实现了两种控制策略的平滑切换。在一台三相永磁同步电机上对所提复合控制策略进行了实验验证。     

基于扩展卡尔曼滤波的PMSM无位置传感器控制

在永磁同步电机无位置传感器控制系统中,设计了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)算法的永磁同步电机(PMSM)转子位置估算算法,代替机械式的位置传感器对电机转子位置及转速进行实时检测,实现无位置传感器控制,给出了算法的递推过程和永磁同步电机模型,并对该算法进行了简化分析。经仿真与实验表明基于扩展卡尔曼滤波的PMSM无位置传感器控制算法具有良好的动静态性能、转速辨识能力,且具有良好的鲁棒性,能够在各种运行情况下正确估算转子位置以及电机转速,控制性能优越。     

永磁同步电机偏差解耦控制策略研究

永磁同步电机在运行过程中存在参数变化、突加负载等时变性干扰,影响了偏差解耦控制策略的动态解耦效果。为了改善偏差解耦控制策略的动态解耦效果,采用一种带干扰观测器的偏差解耦控制策略,该策略将d,q轴间的耦合电流和电感参数变化引起的电压误差视为系统扰动,利用干扰观测器对其进行估计,并将观测值作为补偿量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,引入了干扰观测器的偏差解耦控制策略提高了系统的动态解耦效果与鲁棒性。     

永磁同步电机无速度传感器控制综述

永磁同步电机无速度传感器控制系统,通过测量电机定子侧电流和端电压算出转子位置,替代了传统的机械位置传感器,系统成本低、可靠性较高.转子位置可由开环算法或通过闭环观测器观测得到.利用电机的非理想特性来提取转子位置信息,进一步将无速度传感器控制的范围扩展到低速甚至零速.对永磁同步电机无速度传感器控制策略进行分类,详细介绍了各种速度观测方法,并比较了它们的优缺点.     

永磁同步电机变频调速系统的内模控制

永磁同步电机是典型的非线性多变量强耦合系统,在同步旋转坐标系下dq轴电流存在耦合,传统的PI控制器无法实现解耦,提出一种基于内模控制原理和空间矢量算法相结合的高性能永磁同步电机解耦控制方法,用内模控制策略控制理想电机模型,对定子电流交叉耦合电势动态解耦,提高系统的动态响应性能,同时在整个电流闭环过程中对参数摄动和外扰动具有良好的鲁棒性,这种方法不需要额外的电机参数和检测硬件,实验结果验证了方法有效可行。     

基于卡尔曼滤波滑模变结构转子位置观测器的 PMSM 无差拍控制

针对永磁同步电机(表贴式永磁同步电机)无转速传感器矢量控制系统,设计了新的滑模观测器进行转子位置和转速的观测。在通常滑模电流观测器基础上,采用sigmoid函数代替常数切换函数在一定程度上减小了抖振,采用扩展卡尔曼滤波器代替常用低通滤波器,用锁相环技术完成了转速的提取。用李亚普诺夫稳定性定理证明了设计的滑模变结构观测器的渐进稳定性。提出在同步旋转轴系下的一种基于无差拍算法的永磁同步电机离散化电流预测控制方法以提高电机电流环的性能。通过实验验证了设计的滑模观测器和无差拍控制器有效性和可行性。     

基于dSPACE的永磁同步电机转子位置和速度估计方法

讨论了基于dSPACE实现永磁同步电机转子位置和速度估计的方法.通过测量电机的端电压和流过定子线圈的电流,采用扩展卡尔曼滤波在线估计电机转子的位置和速度,实现了PMSM的无传感器控制.实验结果验证了该方法消除了无传感器控制策略的缺点,具有较好的控制效果.