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。     

基于电磁转矩反馈补偿的永磁同步电机新型IP速度控制器

为减小永磁同步电机传统PI速度控制器的速度超调,提高转速环的抗负载转矩扰动能力,提出一种基于电磁转矩反馈补偿的永磁同步电机新型IP速度控制器。采用IP速度控制器,减小了速度超调;将电磁转矩引入到电流调节器的输入端,作为IP速度控制器反馈补偿的控制输入,提高了转速环的抗负载转矩扰动能力。仿真和实验验证了该新型永磁同步电机速度控制器可以有效减小速度超调,提高转速环的抗负载转矩扰动能力,获得很好的速度控制性能。     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机二自由度PI控制

针对永磁同步电机(PMSM)系统速度环采用传统的PI控制时,无法兼顾转速超调量与响应快速性要求的问题,提出采用二自由度(2-DOF)PI控制策略设计速度环控制器。同时,为减小负载转矩、电机参数变化等扰动因素的影响,将其作为总扰动,利用扩张状态观测器(ESO)进行观测,并基于观测值进行前馈补偿。仿真结果表明,采用所设计的2-DOF PI控制,可以有效减小转速的超调量,提高转速的跟随性能和系统的抗扰动性能。采用基于ESO的2-DOF PI控制,进一步提高了系统的抗负载扰动性能,同时可以实现转速的快速响应和无超调控制。所提控制策略的正确性和有效性得到了验证。     

基于电压前馈电流控制器的永磁同步电机矢量控制系统研究

针对永磁同步电机电流环采用的传统PI调节器动态性能不足的缺点,本文基于转子磁场定向的永磁同步电机矢量控制策略,提出了一种基于电压前馈补偿的改进型PI调节器,比对了两种不同的调节器的永磁同步电机的仿真结果,实验结果表明采用电流补偿的PI调节器能够使得永磁同步电机具有更好的动态性能,并且抗干扰能力更强,对改进型PI调节器的正确性进行了验证。     

基于MRAS观测器的永磁同步电机模型预测控制

针对无人艇、小型船舶等水面智能设备的推进系统提出采用无位置传感器技术以提高其系统容错性,并且针对传统的基于模型参考自适应(MRAS)观测器的永磁同步电机无位置传感器伺服控制系统引入模型预测控制(MPC)来提高调速系统的性能。在基于SVPWM控制方式的永磁同步电机伺服控制系统中,通过MRAS观测器来估算永磁同步电机的转速,利用MPC控制器来替代传统PI速度控制器。为了验证本文策略的有效性,在Matlab/Simulink环境下建立了一个基于上述控制策略的完整系统的仿真模型。仿真结果表明,该系统不仅克服了传统的基于(MRAS)观测器的永磁同步电机无位置传感器调速系统中超调量大、PI参数难以整定的缺点,而且有效地降低了转矩脉动、提高了系统的动态性能和抗干扰能力。     

基于电压前馈电流控制器的永磁同步电机矢量控制系统研究

针对永磁同步电机电流环采用的传统PI调节器动态性能不足的缺点,本文基于转子磁场定向的永磁同步电机矢量控制策略,提出了一种基于电压前馈补偿的改进型PI调节器,比对了两种不同的调节器的永磁同步电机的仿真结果,实验结果表明采用电流补偿的PI调节器能够使得永磁同步电机具有更好的动态性能,并且抗干扰能力更强,对改进型PI调节器的正确性进行了验证。     

永磁同步电机改进弱磁策略

常规矢量控制方式下永磁同步电机调速系统不会对电机气隙主磁场作弱磁调理,限制了永磁同步电机调速能力。采用电压反馈弱磁能够提升PMSM的调速能力,但是传统弱磁控制策略在深度弱磁区域给定的电流较大,容易导致实际电流无法跟踪给定电流,电流与输出转矩波动大,甚至存在调速系统失控的风险。改进后采取在深度弱磁区域中加入q轴电流误差积分的弱磁控制环节。仿真和实验验证了改进后的弱磁控制策略能够有效地抑制电流和转矩的波动问题。为了进一步改善电机速度响应性能,速度环采用模糊PI控制器,减小速度响应时的超调量和调节时间。     

基于电压补偿的伪微分反馈PMSM电流预测控制

永磁同步电机(PMSM)转速或转矩驱动系统要求具有良好的电流控制性能,因此电流环对电机系统的调节至关重要。为了提高电流环动态性能和鲁棒性提出了一种基于电压补偿的伪微分反馈永磁同步电机预测电流控制方法。在内置式永磁同步电机电流预测控制算法的基础上,利用伪微分反馈模块代替传统PI调节器,提高系统的启动性能,降低超调,同时加入了一种融合电流预测策略的谐波抑制算法,进行前馈补偿。该算法可以有效的提高电流的跟踪速度,提升系统的鲁棒性。通过仿真结果验证了所提策略的正确性和有效性。     

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。     

基于电磁转矩的永磁同步电机新型变结构PI控制方法

针对永磁同步电机(PMSM),在传统PI控制时易出现转速超调、冲击电流大、转速环抗负载扰动能力差等现象,通过对PMSM数学模型的推导分析以及基于PI控制理论,提出了一种基于电磁转矩的新型变结构PI(VSPI)控制方法。该方法是在传统PI控制VSPI的基础上,通过融合微分前馈控制以及引入转矩反馈量等闭环控制策略,较好地解决了转速超调以及系统的抗干扰性等问题,并给出了电磁转矩的电压电流混合观测模型结构以及计算方法,同时分析了开环增益变化给予系统稳定性的影响情况,最后通过仿真试验验证了该新型方法的可行性和有效性。     

基于无传感器控制的内置式永磁同步电机系统自抗扰控制器适应性研究

为了提高无传感器控制的内置式永磁同步电机（IPMSM）暂态过程的响应能力和控制平稳性,引入自抗扰控制（ADRC）技术设计电流环,将交叉耦合项作为未知扰动进行观测,以提高控制精度,减少电流的振荡量与超调量;采用线性扩张观测器(LESO)技术提取位置信息,与滑模观测器相比,系统抖振小,具有更高的控制效率和稳定性。对比基于PI电流环无传感器控制系统的收敛速度及跟踪平滑性的仿真和试验结果表明,采用自抗扰控制技术设计的电流环无传感器控制系统适应性更好,电流谐波小,能够实现平滑跟踪。     

永磁同步电机电流环电压前馈解耦控制

电流环是构成高性能永磁同步电机伺服系统的根本,其动态响应特性直接关系到矢量控制策略的实现。针对实际控制系统中所采用的传统PI电流调节器忽略交直轴电流的耦合的问题,设计了以反馈电流和反馈速度为输入的电压前馈补偿的电流调节器。通过在矢量控制系统的仿真表明,采用电压前馈型电流调节器的系统相对于传统的PI电流调节器的系统,具有更好的动态特性、更快的响应速度。最后在基于TMS320F28335的永磁同步电机矢量控制系统上进行实验验证,实验结果进一步验证了仿真结果。     

永磁同步电机的自抗扰控制调速策略

针对永磁同步电机调速系统的超调和快速性之间矛盾的问题,在分析永磁同步电机数学模型和自抗扰控制原理的基础上,提出了一种永磁同步电机线性自抗扰控制器的设计方法,并将其应用于矢量控制当中以改善永磁同步电机的运行性能。进而对此控制策略研究了影响永磁同步电机运行状态的因素,给出了永磁同步电机的数学模型,分析了自抗扰控制器的设计原理和参数整定方法,选择出适用于永磁同步电机的自抗扰控制器。最后将仿真结果与传统的PI控制进行对比。仿真与实验结果表明:采用自抗扰控制进行调速的系统比PI控制有着更好的运行性能,电机无超调启动;而且当系统负载转矩突然变化时电机也能快速的响应。     

基于模糊PI的永磁同步电机弱磁控制策略

设计了基于模糊PI的永磁同步电机弱磁控制策略,旨在解决永磁同步电机运行过程中转速超调量大、转矩 脉动大等问题,并结合单电流调节器弱磁法对系统进行弱磁扩速处理.该设计策略采用模糊PI控制算法、弱磁控制 与MTPA控制相结合,利用模糊PI控制算法优化MTPA 控制, 提高了系统的响应性能和抗干扰能力. 在MAT- LAB/Simulink中搭建了完善的数学模型,并通过仿真验证了该控制算法的有效性.     

基于模糊PI的永磁同步电机矢量控制研究

通过对永磁同步电机(PMSM)数学模型的分析,建立了基于SVPWM的永磁同步电机矢量控制系统。针对传统PI速度调节器(ASR)的永磁同步电机矢量控制系统,存在着速度脉动率大、频率响应慢,抗干扰能力较差的问题,提出了一种参数自整定模糊PI速度调节器,并在Matlab/Simulink环境下建立了系统仿真模型。仿真结果表明,采用了参数自整定模糊PI速度调节器的系统,抗干扰性更强,响应速度更快,无超调。     

永磁同步电机三矢量低开关频率模型预测控制研究

针对工作在低载波比条件下的永磁同步电机驱动控制系统电流环性能恶化的问题,首先分析永磁同步电机单矢量模型预测控制的原理,并由此扩展得到永磁同步电机三矢量模型预测控制策略。进一步利用模型预测控制可以处理多个控制目标和系统约束的特点,将降低变换器开关频率考虑进控制策略中,提出三矢量低开关频率模型预测控制策略。所提控制策略在有效降低变换器开关频率的同时,可获得比传统矢量控制电流环更好的静态性能和相同的动态性能。最后,通过仿真和实验对基于传统矢量控制策略和该文所提控制策略的永磁同步电机驱动系统进行了相应的对比仿真分析和实验,证明了该文所提控制策略相对传统矢量控制策略的优越性,验证了其可行性和正确性。     

基于自抗扰控制器的永磁同步电机直接转矩控制

针对传统永磁同步电机直接转矩控制(DTC)中转矩和磁链脉动较大以及转速超调的缺点,文中提出了一种基于自抗扰控制器的直接转矩控制策略。对于传统的PI控制策略中的磁链环、转矩环以及转速环不能满足控制系统非线性的需求,所提出的控制策略中非线性的自抗扰控制器满足了系统的非线性需求,提高了控制系统的动态响应能力。该策略中使用自抗扰控制器取代了传统PI控制结构,设计磁链、转矩和转速自抗扰控制器。通过搭建半实物仿真平台,进行实验验证文中控制策略的有效性。实验结果表明所提出的控制策略与传统的直接转矩控制相比较,文中提到的控制策略可以有效降低转矩和磁链的波动并提高系统的稳定性,降低了转速超调,改善了系统的动态性能。     

永磁交流伺服系统自适应控制技术研究

工程实际中,考虑到伺服系统高精度、动静态特性好的要求,其控制参数应根据负载转动惯量的变化而作相应的调整。因此,如何进行PI参数自校正成为新的研究热点。采用自适应控制法设计了永磁同步电机的控制参数自校正算法。仿真结果表明了该方法速度环响应时间由0.1 s减少到0.05 s,稳态误差由0.5%降至0.1%,位置环响应时间由0.2 s减少到0.08 s,超调量由22.5%将至0。而且,系统响应曲线波动幅度降低,具有更好的伺服性能。     

焊接机器人用永磁同步电机电流预测控制

针对焊接机器人永磁同步电机矢量控制系统中负载变化,外界干扰时转速不稳定以及传统PI控制中速度超调与快速性存在矛盾的问题,提出一种改进无差拍电流预测控制与模型预测控制相结合的控制方法。仿真结果表明,所提控制方法动态响应快,能够实现转速无超调,具有较强的抗负载干扰能力,并搭建硬件平台验证了控制策略的优越性。     

永磁同步电机无位置传感器鲁棒无源控制

提出一种永磁同步电机无位置传感器鲁棒无源控制方法。首先,建立了永磁同步电机耗散哈密顿数学模型。其次,在耗散哈密顿数学模型的基础上,设计了永磁同步电机鲁棒无源控制器,有效提高了永磁同步电机控制系统电流环和转速环的抗扰动性能和动态响应性能。与此同时,设计一种基于反电势的新型锁相环对转子位置和转速进行进一步估算,避免引入反正切函数和微分运算带来的转子位置估计抖振问题。实验结果验证了提出的无源控制方法的有效性。