新型终端滑模观测器在PMLSM中的应用

为了提高电机位置和速度的估计精度,提出一种基于比例-积分算法的二阶非奇异终端滑模观测器设计方法。该方法是将比例-积分算法引入到非奇异终端滑模面的设计中,不但可有效地抑制常规一阶滑模的固有抖振,而且可以通过比例和积分参数的调节来改善估计值的稳态误差。同时,为了保证观测器的稳定性和有限时间收敛特性,设计了反电势观测器的二阶滑模控制律,并根据锁相环原理,将位置和速度信号从反电动势估计值中解调出来。最后,通过与2种典型的常规滑模观测方法进行实验对比,结果证明了所提方法的有效性。     

基于线反电势的无刷直流电机终端滑模观测器

无刷直流电机在运行过程中经常使用位置传感器来实时反馈电机转子的位置,但是这样做的缺点就是降低系统的稳定性,提高了制造电机的成本和相对体积,所以使用无位置传感器来间接检测转子位置。在线反电势过零法的基础上,设计了终端滑模控制率,提出了基于线反电势的终端滑模观测器转子位置估计方法,不仅能准确观测转子位置,还削弱了传统滑模控制的抖振现象。仿真结果表明,线反电势过零点就是无刷直流电机换相点,终端滑模观测器能准确估算电机的线反电势及电机转速,有效抑制抖振,使系统的稳定性提高,能够适应无刷直流电机的工作条件。     

基于改进PLL的永磁同步电机ASMO无传感器控制

永磁同步电机无位置传感器控制采用传统滑模观测器法来获取转子位置，由于滑模抖振严重、估计反电势中含有低次谐波干扰及传统锁相环在电机反转时有位置误差等因素，影响转子位置估计精度。通过设计自适应滑模观测器和改进锁相环来解决上述问题。首先采用非奇异快速终端滑模面及改进指数趋近律来降低滑模抖振。其次对传统锁相环鉴相器进行改进并在环路滤波器中引入二阶广义积分器，不仅使电机正反转时能准确提取转子位置信息，还能滤除估计反电势中的低次谐波。仿真结果表明所设计的算法能减小滑模抖振、降低位置跟踪延迟时间及提高位置观测精度。     

基于终端滑模负载观测器的永磁同步电机位置系统反步控制

针对永磁同步电机位置控制系统存在负载扰动情况下的控制精度低,响应速度慢的问题,提出了一种基于终端滑模负载观测器的反步控制方法.设计了基于非奇异终端滑模的负载观测器,使观测误差在有限时间内收敛,并将观测值动态补偿到控制器中,提高了系统的控制精度;基于非奇异终端滑模和反步法设计位置控制器,提高了系统状态的收敛速度,增强了系统的鲁棒性,通过Lyapunov稳定性判定法证明了系统的稳定性.仿真结果表明,设计的终端滑模负载观测器能够快速、准确地估计出负载转矩,位置控制器能有效实现系统位置的渐近跟踪.     

一种新型滑模观测器的永磁同步电动机无传感器控制

针对永磁同步电动机反电势滑模观测器低速性能差和系统抖振大的问题,提出了一种基于传统滑模观测器(SMO)来预估转子位置和速度的新方法.切换函数采用饱和函数代替开关函数,通过在传统滑模观测器中引入卡尔曼滤波,利用卡尔曼滤波方法滤除反电势噪声,提高反电势估算精度,从而精确地估算出转速和位置.基于Matlah/Simulink平台,建立了控制系统的仿真模型,对该方法做了验证.仿真试验结果表明:该方法拓宽了滑模观测器低速观测范围,降低了系统的抖振,提高了系统的性能.     

电液伺服驱动的连铸结晶器位移系统反步滑模控制

针对电液伺服驱动的连铸结晶器位移系统存在的状态不可测、参数不确定性及外部扰动问题,提出一种基于状态观测器的反步滑模控制方法。该方法采用比例积分状态观测器实现对系统各状态的有效估计,并给出观测器增益矩阵的计算方法;然后采用反步与非奇异终端滑模相结合的控制方法设计控制器,避免了传统终端滑模带来的奇异问题,同时引入一类类势能函数,提高了系统的收敛速度与稳态精确度,最后通过Lyapunov稳定性判定法证明了系统的稳定性。仿真结果表明,该方法所设计的控制器能够有效地实现连铸结晶器位移系统的准确跟踪控制,增强了系统的鲁棒性。     

基于改进型滑模观测器PMSM转子位置估计

针对传统滑模观测器对PMSM转子位置估计抖振问题,提出一种基于改进滑模观测器的PMSM转子位置估计方法。通过模糊控制在线调节滑模观测器的增益,以抑制抖振。为了减小高频噪声对估计反电势的影响,引入了自适应低通滤波器。采用Lyapunov稳定理论,证明了改进型滑模观测器的稳定性。仿真和实验验证了该方法的有效性。     

基于端电压平均值和准滑模观测器的无刷直流电机控制

无位置传感器控制是未来的发展趋势。为了提高无刷直流电机无位置传感器控制系统的精确度,提出了一种基于端电压平均值的线反电势准滑模观测器。为了减小传统滑模观测器存在的抖振,该观测器引入一种具有边界层的饱和函数,并采样端电压的平均值。该控制策略不需要滤波电路和相位补偿模块就能得到线反电势,而且以线反电势作为换相信号能消除以相反电势作为换相信号滞后30°电角度的问题。通过得到的线反电势对应虚拟的霍尔信号从而确定换相信号。与传统的滑模控制方法相比,该方法具有转矩脉动小、响应速度快等优点。仿真和实验结果证明了该方法的可行性和正确性。     

基于滑模观测器的无传感器永磁同步电机矢量控制系统

针对永磁同步电机(PMSM)反电势滑模观测器低速观测受限和系统抖振问题,提出一种基于滑模观测器(SMO)来预估转子位置和速度的新方法。通过在传统滑模观测器中引入等效控制反馈,并对静止坐标系下反电势(EMF)分量进行估算,利用锁相环(PLL)方法提取了转子位置和速度信息。建立了PMSM全数字无位置传感器的矢量控制系统平台,对该方法做了详细验证。实验结果表明:该方法拓宽了滑模观测器低速观测范围,降低了系统的抖振,提高了系统的实时性。     

基于滑模观测器的交流伺服电机无传感器控制

研究了一种基于滑模观测器的永磁同步交流伺服电机无传感器控制方案。通过对静止坐标系中永磁同步电机(PMSM)数学模型的分析,在滑模电流观测器基础上引入扩展反电势(EEMF)估计值,其中包含传统反电势及与电机凸极性相关的电压分量,构造了相应的滑模观测器来估计两相静止坐标系中EEMF分量。通过分析抖振存在的原因,采用Sigmoid函数代替常数切换函数来减小抖振,并利用扩展龙贝格观测器观测出转子的速度和空间位置。仿真结果验证了控制方案的有效性和可行性。     

基于非奇异终端滑模观测器的无刷直流电机无传感器控制

在无刷直流电机(BLDCM)无传感器控制系统中,针对传统滑模观测器存在抖振等问题,提出了一种新的非奇异终端滑模观测器(NTSMO)方法估计电机线反电动势,所采用的非奇异终端滑模面能够实现有限时间快速收敛,并通过引入一种新的滑模趋近律削弱了抖振,提高了电机反电动势的估计精度,实现了电机转速的快速观测和控制,最后基于Lyapunov函数证明了观测器的稳定性。仿真结果表明：与传统方法相比,所设计的NTSMO能较好地抑制系统抖振,具有较好的转速估计精度。     

扩展状态二阶非奇异终端转子磁链滑模观测器

针对传统线性滑模观测器存在的固有抖振和收敛速度缓慢问题,提出一种永磁同步电机扩展状态二阶非奇异终端转子磁链滑模观测器。首先,通过引入非奇异终端滑模面提高滑模观测器的收敛速度,利用高阶滑模抑制系统抖振。其次,定量分析电机转子电角速度误差和定子电阻滑模观测器参数摄动对预估磁链幅值和相位的影响。最后,通过实验验证滑模观测器参数摄动对预估磁链幅值和相位影响分析的正确性,实验结果表明电机定子电阻摄动对预估磁链的影响甚小。     

基于扰动观测器的永磁同步电机复合滑模控制

针对永磁同步电机模型参数扰动的问题,提出了一种基于扰动观测器的永磁同步电机复合非奇异终端滑模驱动控制策略。新型控制器在传统矢量控制的基础上结合使用了扰动观测器和非奇异终端滑模控制器,是一种复合控制策略。同时新的控制策略引入了扰动观测器进行前馈补偿,以减小控制器增益。最后搭建了永磁电机驱动控制试验平台开展了对比试验研究,试验结果验证了新型控制策略的优势。     

基于同步旋转滤波器的磁通记忆式双凸极永磁电机无位置传感器控制

针对电机磁场空间谐波给反电势观测值带来谐波脉动,从而导致转子位置和速度观测值存在脉动误差的问题,研究一种基于同步旋转滤波器(synchronous reference frame filter,SRFF)的改进滑模观测器。采用SRFF消除反电势观测值谐波,提取反电势基波信号,用于计算电机转子位置和转速,提高观测精度,改善无位置传感器控制系统性能。最后建立磁通记忆式双凸极电机无位置传感器矢量控制实验平台,分别对采用传统滑模观测器和基于SRFF的滑模观测器电机控制系统性能进行比较,分析系统的稳态性能、转速跟随性能和抗扰性能。实验结果验证了控制策略的有效性。     

自适应高阶滑模永磁同步电机永磁磁链观测

针对永磁同步电机(PMSM)用传统方法难以准确观测永磁体的失磁问题,讨论基于自适应非奇异终端滑模变结构的永磁磁链观测策略。依据永磁体失磁工况建立永磁同步电机数学模型,根据永磁同步电机失磁故障检测,构建自适应和非奇异终端滑模观测器,给出定子电阻自适应估计值,借助Lyapunov稳定性理论对观测器的稳定性加以证明,依据滑模变结构等值控制原理构造出永磁磁链算式。仿真实验验证了在改变定子电阻参数后,自适应高阶滑模永磁磁链观测器能准确地检测磁链参数。     

基于智能滑模观测器的PMLSM调速系统研究

针对由于传统滑模观测器存在而引起系统抖振较大的问题,设计了一种可在线学习BP神经网络滑模观测器,以减小系统抖振和提高永磁直线电机伺服控制系统的性能。通过设计滑模观测器进行电流估计,获得反电势大小;将BP神经网络与传统滑模观测器相结合,并将电机定子电流估计值与实测值间的误差作为性能指标函数,实现权值的在线学习,达到滑模观测器增益参数最优化自整定目的;引入锁相环技术达到对电机动子位置和速度的辨识。仿真实验结果表明,基于BP神经网络的滑模观测器能够实现对电机动子位置和速度的准确观测,且系统响应快速,稳态精度高。     

一种永磁同步电机无模型高阶滑模控制算法

针对城市轨道交通高转矩永磁同步牵引电机因参数摄动和未知扰动等不确定因素造成控制性能下降的现象，提出一种基于扩展非奇异终端滑模扰动观测器的转速环新型无模型非奇异快速终端滑模控制方法。首先，依据永磁同步牵引电机在参数摄动和未知扰动下的数学模型，使用转速环的输入输出建立新型超局部模型。其次，基于新型超局部模型设计转速环的无模型非奇异快速终端滑模控制器；同时结合高阶滑模和非奇异终端滑模设计观测器来实时精准估计新型超局部模型的未知部分，通过对控制器进行前馈补偿，增强了系统的鲁棒性，提高了转速的控制精度，并减少了系统抖振。最后，通过与PI控制、无模型滑模控制进行仿真和实验综合比较，验证了所提出的控制算法对电机参数摄动和未知扰动具有较强的容错性和抗干扰性，能降低对电机精准数学模型的依赖。     

基于改进的滑模观测器无传感器永磁同步电动机矢量控制

为进一步提高永磁同步电动机滑模观测器的位置估算精度,提出了一种改进的滑模观测器永磁同步电动机无传感器矢量控制方法。利用饱和函数,消弱滑模变结构系统中的抖振,构建反电势观测器代替传统方法中的低通滤波器;并利用Lyapunov定理证明观测器的收敛性,改进了传统的滑模观测器算法。采用MATLAB建立了无传感器永磁同步电动机矢量控制仿真模型,并搭建了实验平台进行实验验证,仿真及实验结果表明改进的滑模观测器提高了估算精度和系统控制性能。     

基于快速非奇异终端滑模的隧道工程车辆轨迹跟踪研究

针对工程车辆轨迹跟踪控制方法中存在的跟踪精度低、响应速度慢、易抖动等问题，提出了一种鲁棒的非奇异快速终端滑模控制方法。首先，建立工程车辆的运动学模型和位姿误差模型。考虑到传统终端滑模存在的奇异性问题，设计了积分型非奇异快速终端滑膜控制器，使系统误差在快速收敛的同时抑制了控制器的抖振。其次考虑到传统趋近律趋近速度慢等问题，基于反步法分别设计了线速度和角速度控制律，并选用fal函数和反双曲正弦函数组合来设计趋近律，提高了系统的稳定性和趋近速度并且削弱了滑模控制的抖振。最后在Matlab软件中和传统的非奇异终端滑模控制器控制效果进行对比实验仿真。实验结果表明，与传统的非奇异终端滑模控制器相比，本文提出的非奇异快速终端滑模控制策略在跟踪精度和不同运动的鲁棒性方面具有明显的优势。     

基于改进型滑模观测器的永磁同步电动机 矢量控制

针对传统滑模观测器在永磁同步电动机无位置传感器控制过程中出现的抖振问题,本文提出一种改进型滑模观测器。通过采用饱和函数、反电势卡尔曼滤波器来减弱抖振,引入优化的锁相环来提取电动机的转速与位置信息,提高估计精度;最后建立基于Matlab/Simulink的仿真系统模型来验证该方法。仿真结果表明,改进的滑模观测器保证了系统的鲁棒性,一定程度上实现了对抖振的抑制,改善了电动机的动态性能与估算精度。