基于参数辨识的PMSM电流环在线自适应控制方法

针对永磁同步电机矢量控制系统中电流控制器性能因电机参数变化而下降的问题,提出了一种基于参数辨识的电流环在线自适应控制方法。利用带遗忘因子的递推最小二乘法对永磁同步电动机定子电阻和永磁体磁链进行在线辨识,然后利用得到的定子电阻和永磁体磁链对电机d-q轴电感进行在线估计,最后利用得到的辨识值计算出实时运行条件下的电流环PI参数值。实验结果表明采用本文方法计算所得的PI参数值能够在电机参数发生变化时快速实现电流的精确控制。     

高速永磁同步电机滑模变结构一体化解耦控制

为了改善高速永磁同步电动机的控制性能,从永磁同步电动机的非线性动态数学模型出发,应用精确线性化理论并结合滑模变结构控制方法,将转速环与电流环结合在一起设计了一体化控制器,解决了小惯量高速永磁电机电磁与机械时间常数相接近,速度与电流之间的非线性耦合问题;设计了一种能够在一个数学模型中同时辨识转速与电机参数的自适应在线辨识方法,并实现了高速电机无位置传感器运行。仿真和实验表明,该控制系统具有良好的动、静态特性和鲁棒性。     

基于参数在线辨识的高速永磁电机无差拍电流预测控制

针对无传感器表贴式永磁同步电机高速运行过程中电气参数摄动影响电流环性能和转子位置估计精度的问题，提出一种基于参数辨识的无传感器高速永磁电机无差拍电流预测控制方法。首先，为了提升电流环控制器的动态性能，结合永磁电机控制系统的特点，采用无差拍电流预测控制并进行模型参数敏感性分析。其次，针对多参数在线辨识存在的欠秩问题，提出在3种不同时间尺度下，采用基于神经元迭代求解的总体最小二乘法在线分步辨识电机定子电感、电阻和永磁体磁链。最后将辨识结果用于更新无差拍电流预测控制器及滑模观测器参数。实验结果表明，基于参数辨识的无传感器高速永磁电机无差拍电流预测控制方法能有效提高电流环控制器稳态性能及转子位置估计精度。     

基于模型预测控制的永磁同步电机参数辨识

为了达到永磁同步电机系统的动态响应快、稳态误差小、控制精度高的要求,采用模型预测控制设计转速控制器和电流控制器分别代替传统矢量控制系统的转速PI控制器和电流PI控制器,又因预测控制器较依赖于电机模型参数,易在电机运行过程产生参数失配现象,提出模型参考自适应方法对基于模型预测控制的永磁同步电机进行在线多参数辨识,以保证电机控制系统的性能要求,为了解决多参数辨识存在的欠秩问题,采用模型参考自适应分步辨识策略,以准确辨识电机模型参数,并在MATLAB/Simulink上仿真验证了所描述方法的有效性和可行性。     

基于模型参考自适应参数辨识的永磁同步电机电流预测控制

在永磁同步电机运行过程中,电机参数时变使得电流预测控制器的模型参数和实际电机参数不匹配,导致其控制性能下降。提出了基于模型参考自适应系统(MRAS)的改进电流预测控制方法,利用旋转坐标系下d、q轴电流方程作为参考模型,基于Popov超稳定理论构建永磁同步电机的电感和磁链在线辨识系统,将得到的辨识参数应用于电流预测控制模型中,实现控制模型参数的在线更新。分析与仿真结果表明该方法能够有效地提升在电机参数变化下的电流预测控制性能。     

具有参数自适应功能的永磁同步电机无位置传感器控制

永磁同步电机运行过程中,电机参数在不同工况下会发生变化而影响转子位置的获取,从而影响电机控制系统的效率和性能,因此对电机参数的在线辨识非常必要。提出了基于递推最小二乘法的在线参数辨识无位置传感器控制方法,该方法对定子交轴电感进行在线辨识,并将结果反馈到滑模观测器,同时更新电流控制器参数,实现了电机控制的参数自适应功能。基于永磁同步电机系统的实验结果表明,该控制方法下系统有良好的稳定性和动态性能。     

基于自适应观测器的永磁同步直线电机模型预测控制系统设计

为了优化永磁同步直线电机的调速性能,解决永磁同步直线电机对速度传感器依赖程度高的问题,该文设计一种带模型参考自适应观测器的永磁同步直线电机预测电流控制系统(MPC-MRAS).利用去除交叉耦合电动势的定子电压方程设计模型预测电流控制器,取代传统电流控制器;自适应观测器的参考模型利用电机的实际模型进行设计,可调模型利用估计的电流模型进行设计,电机估值速度通过参考模型和可调模型的电流差值设计的自适应律得出.该方案不仅降低电流控制器对电机参数的依赖程度,消除电流耦合对模型预测控制器的影响;同时,还使控制系统的复杂性和成本得到了简化,提高控制系统的控制性能和抗干扰能力.利用仿真软件搭建预测控制器和自适应观测器应用于电机控制系统验证所提控制策略的优越性.经过验证该控制策略可以实现对速度进行在线准确辨识,并且还可以有效地减少电流纹波和提高电流的跟踪性能.     

基于级联MRAS的PMSM参数在线辨识方法研究

在无速度传感器矢量控制系统中,为实现对永磁同步电机的精确控制,需要对电机参数进行在线辨识。在对模型参考自适应方法进行深入分析的基础上,提出一种基于级联模型参考自适应的永磁同步电机参数在线辨识方法,该方法在同步旋转dq坐标系下,利用dq轴电压、电流及其偏差,借助Popov超稳定性理论建立参数的辨识模型,并推导出待辨识参数的自适应律,实现了电机转子速度、定子电阻与转子磁链的同时在线辨识。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。     

基于Adaline神经网络参数辨识的PMSM鲁棒电流预测控制

针对复杂工况下永磁同步电机存在模型参数失配导致控制系统性能下降的问题，提出一种基于参数在线辨识的鲁棒电流预测控制方法。首先，建立永磁同步电机预测控制模型，详细分析电磁参数失配对电机响应电流及输出转矩和转速的影响。然后，设计了基于Adaline神经网络的参数在线辨识器，并在传统的权值调整算法上，提出一种应用于电机参数辨识系统的新型动态混合最小均方算法。最后，利用在线辨识的参数来实时更新电流预测控制器中的参数，以避免参数失配对控制系统性能的影响。通过仿真和实验验证了所提方法和新型算法的可行性和有效性，其结果表明了该方法不仅能够实现精准在线跟踪电机参数的变化，而且有效抑制了参数失配导致的响应电流偏差。     

具有参数辨识的船舶永磁同步推进电机无位置传感器控制

针对船舶永磁同步推进电机的无位置传感器控制需对电机参数进行修正以实现精确控制的问题,将模型参考自适应法用于永磁同步电机参数的在线辨识,运用龙格-库塔方法建立满秩的可调模型,基于Popov的超稳定性定理推导了自适应控制律,通过逐步识别完成了电阻以及电感参数的辨识,识别出的参数通过低通滤波器进行高频谐波过滤获取精准电机参数,将滤波后的电机实际参数用于算法反馈实现电机模型动态更新。软件仿真和实物平台均验证了MRAS参数在线辨识算法可以准确、有效地辨识出电机实际定子电阻和电感,具有参数辨识的船舶永磁推进电机无位置传感器矢量控制方案可行有效。     

永磁同步电机非线性黄金分割自适应转速控制

针对永磁同步电机系统复杂设计高精确度的控制器比较困难的问题,采用id=0的矢量控制策略,基于永磁同步电机的特征模型,设计一个以非线性黄金分割自适应控制为主的控制方案。通过安排过渡过程和特征模型参数的在线辨识实现了该控制方案下控制器参数的在线自适应调节。实验结果表明该控制方案不仅能够实现永磁同步电机较高精确度的转速控制,与一阶自抗扰控制、增广状态反馈控制和传统的PI控制相比,具有更加优越的暂态和稳态性能。     

A High-performance Speed Feed-forward Controller for Permanent Magnet Synchronous Motor Based on Control System Model

This study proposes a feed-forward controller based on a control system model that can precisely track a reference trajectory by canceling out the effects of parameter uncertainties on a surface-mounted (magnets glued to the shaft surface) permanent magnet synchronous motor. Furthermore, the speed tracking control algorithm demands rapid and accurate q-axis current command, so the feed-forward system based on the control model is used to estimate it. The stability of the proposed controller is mathematically studied. The proposed control scheme is executed on a permanent magnet synchronous motor drive using a Renesas micro-control unit (RX62TADFFM, Japan). Finally, simulation and experimental results are presented to verify that the proposed controller achieves less steady-state error, better robust performance, and faster dynamic response than the proportional–integral controllers in the presence of permanent magnet synchronous motor parameter uncertainties and external load torque disturbance.     

Field-programmable Gate Array Based Fuzzy Sliding-mode Controller for a Permanent Magnet Synchronous Motor Drive

Abstract—In this article, a field-programmable gate array based fuzzy sliding-mode controller is proposed to control a permanent magnet synchronous motor drive. First, the dynamics of a permanent magnet synchronous motor is derived, and the vector control scheme is introduced in the current loop. Next, to improve the performance of the permanent magnet synchronous motor drive, a fuzzy sliding-mode controller with an integral-operation switching surface is proposed and applied to the speed loop, in which a fuzzy inference mechanism is adopted to generate the reaching control signal. Further, an integrated hardware design method is developed to implement the field-oriented vector current controller and the proposed fuzzy sliding-mode speed controller on a single field programmable gate array chip. Finally, a prototyping platform based on an Altera field-programmable gate array is established to evaluate the ability of the proposed fully integrated solution in terms of control quality and time/area performances. The preferable performance of the proposed field-programmable gate array-based fuzzy sliding-mode control approach for permanent magnet synchronous motor drive is verified by the experimental results compared with the conventional proportional-integral control and sliding mode control schemes.     

永磁同步电机的自适应云模型控制研究

针对PID或其改进的算法鲁棒性偏低问题,提出了永磁同步电机(PMSM)的自适应云模型控制算法研究。在分析了自适应云模型结构后设计了PMSM自适应云模型控制器。搭建了基于自适应云模型控制算法的PMSM试验平台,试验结果表明提出的PMSM的自适应云模型控制算法精度高、性能稳定。     

永磁同步电机的模型预测控制研究

模型预测具有动态响应快速和电流跟踪精确等优点,广泛应用于功率变流器领域。采用模型预测电流控制策略,主要研究永磁同步电机的控制,解决传统PI控制器动态响应慢、有超调等问题。整个实验平台以TMS320F28335为控制器,设计了永磁同步电机控制实验,分析了电动机电流环的稳态和动态响应以及转速的动态跟踪性能。实验验证了模型预测在永磁同步电机控制中的优越性能。     

具有参数辨识的永磁同步电机无位置传感器控制

转子磁极位置估计的准确性决定永磁同步电机无位置传感器控制系统的性能,为了实现转子位置和转速的精确控制,需要对电机参数进行在线辨识。根据实际冰箱制冷系统需求,采用模型参考自适应系统构建无位置传感器矢量控制方案,在仿真研究电机参数变化对位置估算影响的基础上,提出了一种具有参数辨识的内埋式永磁同步电机无位置传感器控制方案。利用电机的电流模型,运用扩展卡尔曼滤波器对转子磁链和交轴电感同时进行在线辨识,并将辨识出的参数用于更新无位置传感器矢量控制算法中的电机模型。仿真和实验结果表明,参数辨识算法可以有效地辨识出实际的转子磁链和交轴电感,具有参数辨识的无位置传感器矢量控制方案可行有效,在压缩机厂商提供的电机参数存在一定误差的情况下可以保证冰箱制冷系统的性能。     

模糊自适应控制在永磁同步电机直接转矩控制的应用

提出了一种新的永磁同步电机直接转矩控制方法。永磁同步电机直接转矩控制中,没有任何一个逆变器开关矢量能够产生恰好的定子电压,使该电压可以产生所期望的转矩和磁通变化,因而产生了较大的转矩和磁通脉动,并且逆变器的开关周期不恒定。这种脉动通过控制正反电压矢量作用时间可以降低,提出了一种自适应模糊控制器确定占空比的方法。该控制器输出部分的比例因子可以根据转矩的变化趋势经自适应机构的模糊规则库在线调整,不仅可以使永磁同步电机直接转矩控制系统保持恒定的开关频率,而且可以有效地减小磁链和转矩脉动,特别是低速时的转矩脉动。仿真验证了自适应模糊永磁同步电机直接转矩控制策略的有效性。     

高性能直线伺服系统的研究

针对永磁同步直线电机伺服系统采用传统的比例或比例积分位置调节器时动态性能差,本文将前馈控制应用于位置环以改进系统的动态性能,并对其进行了理论分析。利用仿真软件对该系统建模、仿真并对该系统进行定位实验,结果表明采用位置前馈控制不仅使伺服系统达到了很好的动态特性,而且保证了系统定位的高精度和无超调。     

车用PMSM的双闭环分数阶PID控制策略研究

纯电动汽车永磁同步电机(PMSM)控制系统是一种非线性、强耦合的复杂系统,为提高永磁同步电机的整体控制性能以及鲁棒性,文中提出了一种双闭环分数阶PID控制策略,分别对电流内环和速度外环进行相应的分数阶控制.通过建立电机的电流环模型进而得到整体系统的分数阶模型,设计出电流环以及速度环的分数阶PID控制器,并利用粒子群优化...