一种永磁同步电动机滑模观测器设计

介绍了一种用于永磁同步电动机控制的滑模观测器设计方法,针对滑模控制固有的抖动问题,引入了伪滑模控制。在滑模观测器原理设计中,证明了系统Lyapunov函数渐进稳定,同时对系统进行了仿真,结果表明永磁同步电动机在参数摄动下具有较好的鲁棒性和动态性能。     

基于一种新型滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

永磁同步电机无传感器控制中,需要实现电机转速和位置的估计,为了克服传统滑模观测器存在的不连续控制而导致的严重抖振问题,在分析传统滑模观测器原理的基础上,把Sigmoid函数引进了传统滑模观测器,设计了一种新型的滑模观测器并证明了其稳定性.仿真试验结果表明:基于Sigmoid函数新型的滑模观测器消除了传统滑模观测器存在的严重抖振,减少了滤波环节和相位补偿环节,能够实现对PMSM的速度和位置的精确估计;同时基于该方法的永磁同步电机无传感器控制策略是有效的.     

表贴式永磁同步电机改进滑模观测器控制

针对中高速情况下,永磁同步电机滑模观测器无位置传感器控制系统容易出现抖振的问题,提出了采用在零点处连续的切换控制函数代替在零点处不连续的切换控制函数,并结合趋近律控制的改进方法.以电机的相电流和相电压为输入量,转速和转子位置角度为输出量,重新建立滑模观测器并推出经改进后的滑模观测器算法.选取表贴式永磁同步电动机,采用速度和电流的双闭环磁场定向矢量控制方法进行仿真、实验.通过对比改进前后的滑模观测器实验数据及结果得出:单独采用在零点处连续的切换控制函数或单独采用趋近律控制方法,均可减小传统滑模观测器出现的抖振现象;将两种控制方法相结合还能进一步减小抖振,提高算法的估计精度,使电机的估计转速、估计转子位置角度更加接近实际值.     

一种基于改进滑模算法的永磁直驱风力发电机位置观测方法

结合滑模观测器对电机参数和测量的鲁棒性强以及转子磁链定向的矢量控制能够实现dq轴的解耦控制的优点。文中建立了直驱型永磁风力发电机无速度传感器控制系统,位置观测基于滑模变结构理论对发电机转子位置进行观测。与传统滑模位置观测不同,本文引入双弯曲函数代替符号函数或饱和函数来取消滤波环节和消除抖振。仿真与实验结果表明该位置观测器继承了传统滑模位置观测的优点同时又消除滤波带来的相移,并消除了抖振,具有良好的控制性能。     

多种群遗传算法滑模观测器系统设计

针对工业控制领域节能改造且精度要求高的实际需求,设计了多种群遗传算法滑模观测器系统。系统利用饱和函数作为切换函数,应用多种群遗传算法对滑模观测器进行参数寻优,采用锁相环结构来减小高频分量对角度估算的影响。通过矢量控制调节电机转速,搭建系统仿真模型。仿真结果表明,多种群遗传算法滑模观测器系统能够降低环境干扰等不确定因素的影响,抖振明显削弱,精确地估计电机速度,实现滑模观测器优化设计,提高了永磁同步电机无速度传感器控制系统运行的可靠性。     

基于滑模磁链观测器的感应电机模型预测控制

感应电机模型预测控制通过系统状态预测的方法,利用设计好的目标函数直接控制磁链和转矩。该方案易于实现多变量控制和处理非线性约束,但因为预测过程需要使用电机的真实磁链,所以对磁链观测的精度有很高的要求,以滑模磁链观测器替代传统的电流模型和电压模型磁链观测器可大大提高该方案的控制性能。常规的滑模磁链观测器依据电流观测误差设计滑模控制函数,在实现对转子电阻变化的高鲁棒性的同时也引入了定子电阻变化的影响。文章中提出一种基于磁链观测误差的滑模控制函数设计方法,对滑模观测器的性能进行改进。因为磁链的真实值无法直接获取,磁链误差值以近似计算的方式得到。通过仿真和物理实验验证了该方案对电机参数变化的高鲁棒性。     

一种无速度传感器感应电机鲁棒滑模控制策略

设计了一种在同步旋转坐标系下的无速度传感器感应电机滑模速度和磁通控制方案,并设计了一种收敛速率可调的闭环滑模磁通观测器。Lyapunov稳定性理论推导和仿真结果均证明了该控制策略和磁通观测器对参数摄动和不确定因素有很强的鲁棒性。为了削弱变结构控制中的抖振现象,采用饱和函数来代替符号函数。在转速观测器中加入在线估计负载转矩环节,使得转速观测器对负载转矩变化具有良好的鲁棒性。在电机参数和负载发生剧烈变化的情况下,分别利用该控制策略和精确反馈线性化控制方法进行了对比仿真。仿真结果验证了该控制策略与观测器的有效性。     

基于一种新型滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

永磁同步电机无传感器控制中,需要实现电机转速和位置的估计,为了克服传统滑模观测器存在的不连续控制而导致的严重抖振问题,在分析传统滑模观测器原理的基础上,把Sigmoid函数引进了传统滑模观测器,设计了一种新型的滑模观测器并证明了其稳定性。仿真试验结果表明：基于Sigmoid函数新型的滑模观测器消除了传统滑模观测器存在的严重抖振,减少了滤波环节和相位补偿环节,能够实现对PMSM的速度和位置的精确估计;同时基于该方法的永磁同步电机无传感器控制策略是有效的。     

基于二阶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无位置传感器滑模控制中存在滑模抖振现象,利用李雅普诺夫函数提出了一种新型二阶滑模观测器,用来估算电机转速和转子位置。在分析传统滑模观测器为削弱抖振现象而引入低通滤波所产生的相位滞后问题后,设计了新型二阶滑模观测器,并通过Lyapunov函数证明新型二阶滑模观测器的稳定性。仿真实验结果表明,该新型滑模观测器无需低通滤波器便能有效避免滑模抖振现象,电机速度和位置估算曲线较平滑,且相对于传统滑模观测器该二阶滑模观测器提高了观测精度和系统鲁棒性。     

带电阻在线辨识的改进型永磁同步电机滑模观测方法

针对永磁同步电机定子电阻的不确定性及传统滑模观测存在的固有抖振问题,提出一种带电阻在线辨识的无速度传感器改进型滑模观测方法。该方法在传统滑模观测器的基础上,采用可变边界层厚度的Sigmoid函数来取代Sign函数,并结合转速大小动态调整观测器增益;同时引入电阻在线辨识环节,运用李雅普诺夫函数设计了电阻参数在线辨识算法,并用于实时修正滑模观测器参数。仿真和实验结果表明,与传统的滑模观测器相比,该算法能够有效地抑制滑模观测器的抖振现象,转速估计对电阻变化的鲁棒性得到增强,提高了永磁同步电机驱动系统在整个调速范围内的观测精度。     

改进滑模观测器的BLDCM无模型自适应控制

为了解决传统滑模观测器(SMO)的抖振与相位延迟问题以及传统PI控制动态性能差的问题。首先提出了一种新型的切换函数对传统滑模观测器进行了改进,这种新型的切换函数是用双边界层的思想实现的,并且将改进的滑模观测器运用到无刷直流电机(BLDCM)直接转矩控制系统中,实现了无刷直流电机无位置传感器控制,其次将全格式线性化无模型自适应控制(MFAC)算法应用于无刷直流电机调速控制器的设计中。仿真结果表明,改进的滑模观测器的反电动势观测误差比传统滑模观测器小了4%左右,并且无模型自适应控制的动态性能要优于传统PI控制。改进的滑模观测器能够准确地估计无刷直流电机的反电动势,有效地削弱抖振,无需额外增加低通滤波器,简化了系统结构。无模型自适应控制算法提高了系统的鲁棒性、稳定性和快速性。     

基于改进SMO的无传感器IPMSM转子位置估计

为了优化传统滑模观测器(sliding mode observer,SMO)的高频抖振、响应时间长、估算误差大等问题,提出一种改进SMO.将传统SMO中的符号函数替换为新型分段指数函数来减少系统的高频抖振,舍弃误差较大的反正切算法,使用锁相环估算出IPMSM的转速和转子位置信息.使用Lyapunov稳定判据证明了改进SMO的稳定性,并通过MATLAB/Simulink搭建了基于内置式永磁同步电机的改进SMO无传感器控制策略模型,并进行仿真分析.仿真结果表明相比于传统SMO,改进SMO的转子位置估计误差从0.05优化到0.025 rad,系统转速估计响应时间减少50％,转速估计误差减少85％.证明了改进SMO有更高的动态性能和估计精度.     

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.     

基于改进滤波器的无传感器永磁同步电机新型滑模观测器设计

为了改善传统滑模观测器(SMO)无传感器永磁同步电机(PMSM)高频抖振问题,提高无传感器PMSM观测性能,在传统SMO的基础上采用Sigmoid函数作为切换函数以减小抖振。同时,通过低通变截止滤波器和卡尔曼滤波器组合的级联滤波器进行滤波以去除高频信号,并降低测量噪声和测量误差,最后运用锁相环技术(PLL)提取电机转速信息和位置信息。采用MATLAB/Simulink仿真的手段来验证改进的SMO有效性和可行性。仿真结果表明,采用改进的SMO比传统SMO具有更高质量的观测信号,并且控制系统动态和静态性能较好。     

永磁辅助同步磁阻电机改进型滑模观测器无位置传感器控制

受磁路饱和与交叉耦合效应的影响,永磁辅助同步磁阻电机(PMASynRM)的dq轴电感具有不稳定性。为适应电感不稳定性并提高系统鲁棒性,采取一种基于扩展反电动势的改进型滑模观测器(SMO)无位置传感器控制算法,以估算电机的位置信息。使用超螺旋滑模观测器(ST-SMO)代替传统滑模观测器,使用Sigmoid函数代替传统sgn符号函数,提高滑模观测器系统的抗抖振能力。引入静止坐标系锁相环(PLL)提取转子位置信息。基于MATLAB/Simulink搭建改进型滑模观测器无位置传感器矢量控制模型,通过仿真验证了该算法可以快速准确地估计转子位置,具有较好的抗抖振性和动稳态性能。     

基于MRAS和SMO相结合的PMSM矢量控制

通过对MRAS和SMO进行分析,提出了一种基于MRAS和SMO相结合的永磁同步电机无速度传感器的控制方法。由SMO算法实现永磁同步电机定子电流的估计,构成MRAS算法的可调模型部分,实现了永磁同步电机转子转速的估计和整个系统的三闭环控制,详细介绍了基于MRAS和SMO相结合的永磁同步电机无速度传感器控制系统的建立并进行了测试。测试结果表明,该控制系统具有良好的低速调速功能、动静态性能和鲁棒性。     

基于改进SMO的永磁同步电机全速段位置估算研究

为了改善传统滑模观测器(sliding mode observer, SMO)存在高频抖振、相位延迟、低速段失效等问题,提出一种改进SMO控制策略。该方法在低通滤波器之前引入一个放大因子,放大反电动势信号以便于提取估计;采用双曲正切函数替换符号函数,减少系统的高频抖振与信号干扰;采用自适应滤波器来提高检测精度,减小相位延迟。通过MATLAB/Simulink仿真分析比较了改进SMO和传统SMO两种策略,结果显示改进SMO相较于传统SMO相位延迟时间缩短了97.5%,并且能够显著减少抖振现象,精准估计20 r/min以下的电机转速,实现在全速段保持良好的估算性能,表明改进SMO策略具有更优的估算精度和适应性能。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制系统的优化研究

为了优化传统基于滑模观测器(SMO)的永磁同步电机(PMSM)无传感器控制系统的性能,分析了传统控制系统中相应模块的数学模型和控制算法存在的问题,建立了优化的基于SMO的PMSM无传感器控制系统模型并进行了仿真。通过分析传统SMO的数学模型,在保证SMO满足Lyapunov稳定条件的前提下,根据电机不同工况对滑模增益进行实时优化,提高了SMO的观测性能。为了提高锁相环(PLL)输出信号的质量,在PLL输入端加上低通滤波器,并对低通滤波环节造成的位置角度偏差进行补偿。通过仿真验证上述所采用优化策略的正确性和可行性,结果表明:优化模型在保证系统动态性能的同时能够获得比传统观察系统质量更高的观测信号。     

基于模糊滑模观测器的永磁同步电机进给系统速度估计

为解决目前伺服系统中采用机械位置传感器所存在的诸多缺点,提出一种用于永磁同步电机(PMSM)进给系统的模糊滑模速度观测器,实现无速度传感器控制。针对传统滑模观测器的抖振问题,采用Sigmoid函数代替传统理想开关函数,并引用模糊控制器自适应调整滑模增益以减小抖振,实现软切换连续控制。估计反电动势可以直接由控制函数的输出获得,省略了传统观测器中的低通滤波器和相角补偿。利用李亚普诺夫函数证明了设计的滑模观测器的渐进稳定性。仿真结果表明:设计的模糊滑模观测器能够对PMSM转子速度进行精确辨识,并有良好的动、稳态性能。     

永磁同步发电机的无传感器滑模辨识及控制

针对坐标旋转法永磁同步发电机无速度传感器控制中忽略定子电流微分项带来的估计偏差大等问题,提出基于旋转坐标系的自适应锁相环和滑模辨识方法.采用近似滑模控制对模型电机定子电流进行控制,使发电机和模型电机电流相等,从而获得两电机转子相位差的正弦和余弦分量.建立直驱式永磁同步电机无速度传感器辨识模型和自适应锁相环模型,并利用基于反步法的自适应锁相环进行速度和相位观测,在此基础上利用Lyapunov函数设计法设计控制器.采用近似滑模辨识使模型电机电流快速逼近原电机电流且到近似正弦的控制量,自适应数字锁相环相位收敛快,采用Lyapunov函数设计的控制器能保证系统收敛.仿真结果验证了该方法的可行性和有效性.