基于ACA-BFA算法的PMSM自适应模糊滑模控制

为研究永磁同步电机(PMSM)在无速度传感器工况下的速度跟踪估计,以PMSM的工作原理为基础,建立内埋式PMSM的数学模型。基于自适应模糊微分积分滑模(AFDI-SMC)鲁棒性强的优点,提出了在蚁群-细菌觅食(ACA-BFA)融合算法优化滑模控制器参数条件下采用旋转高频电压注入法对电机转速进行估计的无速度传感器控制方案,并分析了电机在高低速运行时的特点。实验结果表明,采用ACA-BFA融合算法优化滑模控制器参数并结合高频电压注入法的自适应模糊滑模控制系统在加载高速(2 000 r/min)运行时的绝对误差为60 r/min,转速相对误差为3%,稳定运行时转子位置最大误差约为4°(电角度)合2°(机械角度);加载低速(50 r/min)运行时的绝对误差为8 r/min,转速相对误差为16%,稳定运行时转子位置最大误差约为5°(电角度)合2.5°(机械角度)。     

永磁同步电机变工况下无速度传感器控制

对于永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM),无速度传感器检测转子位置因其系统成本低、可靠性高等优点,逐渐取代了传统的机械位置传感器。针对PMSM在低速运转波动大和高速运转平稳的特点,首先建立两种工况下的数学模型,提出基于旋转高频电压注入和滑模变结构的PMSM无速度传感器控制策略,并分别进行仿真分析。然后建立平均速度控制函数来进行两种控制策略之间的平滑切换,实现PMSM在全速范围内的无传感器调速控制。结果表明,两种PMSM无速度控制算法都能较好地跟踪电机转速,鲁棒性好,能较准确地估算出转子位置,验证了低速工况下基于高频电压注入的无位置传感器选用和高速工况下基于滑模变结构的无速度传感器选用的可行性。     

一种永磁同步电机双滑模无传感器控制方法

针对永磁同步电机(PMSM)无速度传感器控制系统的低速稳定运行和宽调速范围问题,提出了一种基于双滑模控制的PMSM无速度传感器控制方法。该方法利用滑模观测器来估计电机的转速及转子位置角,以提高系统的低速带载能力,通过增加低通滤波器和补偿转子角度来消除低速时的抖振问题;利用滑模转速调节器替代传统的比例积分(PI)转速调节器,拓展了电机的调速范围。仿真与实验结果表明,所提方法具有较强的鲁棒性,转速辨识精度高,且系统可在全速度范围内稳定运行。     

基于高频脉振电压注入的内置式永磁同步电机控制

低速运行控制是无传感器永磁同步电机控制系统的关键技术之一。为提高无传感器PMSM矢量控制系统的低速性能,深入研究了一种基于高频脉振电压注入的转子位置估计方法。在估计的转子参考坐标系中注入脉振的高频电压信号,通过检测IPMSM定子侧的高频电流响应并对其进行适当的信号处理,获得了估计的转子位置和转速,实现了采用高频脉振电压注入法的无传感器速度控制。仿真结果表明该方法对电机转子位置和转速都具有良好的跟踪效果,能够使电机稳定有效地运行在低速甚至零速度状态。     

高速永磁同步电机无速度传感器矢量控制研究

针对普通无速度传感器矢量控制算法无法满足永磁同步电机(PMSM)高速运行问题,设计了一种基于模型参考自适应系统(MRAS)的矢量控制方案。该方案由I/F控制器和MRAS控制器组成。低转速采用I/F控制器控制电机转速,高转速采用MRAS控制电机转速,特殊处理后使切换过程中电流平滑过渡,以达到高低转速均可正常运行的目的。以磁悬浮PMSM作为驱动对象,电机转子联接风机实现带载。试验结果表明,与传统的无传感器矢量控制相比,所提出的控制方案更有效地驱动PMSM,满足高速运行工况。     

基于低频信号注入法的PMSM低速无传感器控制

在永磁同步电机(PMSM)无速度传感器控制方法中通常利用反电动势来估计电机转速,而反电动势在电机低速时会过小,从而导致低速运行时无法实现PMSM的无速度传感器运行,在此采用低频信号注入法实现PMSM低速下的无速度传感器控制运行,通过注入低频电流信号并检测其引起的响应来获取转速信息,实现低速下的转速估计.实验结果证明了该...     

一种新型的内置式永磁同步电机无位置传感器控制策略

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)在低速域运行时模型参考自适应观测器对电机参数变化敏感、位置检测精度低以及鲁棒性差等缺点,提出了通过利用电机本体的参考模型和相应可调模型的差值构造滑模面,取代了传统模型参考自适应观测器中采用PI调节器作为自适应机构的做法,并且采用模糊控制器自适应调整滑模增益以抑制滑模运动的抖振。在MATLAB/Simulink环境下搭建了仿真模型。仿真表明:在外部扰动以及电机参数变化时,估计转速和转子位置均能跟踪到实际的转速和转子位置。     

基于改进滑模方法的永磁同步电机宽速范围无位置传感器控制

为了实现永磁同步电机（PMSM）宽速度范围无传感器控制,提出了一种基于改进滑模方法的宽速度无位置传感器控制策略。在电机中高速阶段,为抑制传统滑模观测器的固有抖振问题设计了一种新型滑模趋近律,来提高电机转速估计精度;在电机零低速阶段采用脉振高频注入法估计电机转速。此外,设计了一种平滑切换控制策略,实现不同算法间的平滑切换。对比仿真结果验证了所设计控制器具有良好的转速估计和跟踪性能,且能实现不同控制算法的平滑切换。     

一种变增益宽速度范围的永磁同步电机无位置传感器控制

针对永磁同步电机宽速度范围的运行需求,提出一种变滑模增益参考自适应(MRAS)无位置控制技术。采用模糊控制器对PI参数的调整作用,可在电机高、中低速时都有良好的动稳态性能,抑制了角度的低速振荡并减小了高速延迟,提高了高速永磁同步电机宽速度域内的转子位置检测精确度。与传统PI模型参考自适应观测器相比,此方法更适合转速高、调速范围宽、反电动势系数小的高速永磁同步电机转子位置检测。     

各向异性永磁同步电机低速控制策略

针对各向异性永磁同步电机(PMSM)无传感器控制时使用高频信号导致的转矩脉动、噪声和振动问题,设计了一种新型的各向异性PMSM无速度传感器控制策略。新方案具有较宽的速度控制范围,尤其是可以适用于低转速,且无需注入任何信号。新控制器基于改进型的反电动势观测器实现,消除了电机在发电模式下运行时传统观测器可能出现的不稳定。利用各向异性PMSM驱动试验平台对新型控制策略进行了测试。实验结果表明,新控制器的电机驱动控制性能较好,并在低速时保持系统正常运行。     

基于自适应滑模观测器无位置传感器PMSM控制方法研究

针对无位置传感器永磁同步电机控制存在的转子位置与转速估计精度不高的问题,结合自适应算法设计了一种新型的自适应滑模观测器。滑模自身机制引起的系统抖振问题是影响电机转子位置与转速估计的最大因素。为了降抖减振,采用连续的sigmoid阈值函数代替sign符号函数;提出一个反电动势自适应估计环节代替传统的低通滤波器,提高反电动势估计精度;此外为了降低转子位置及其转速的估计误差,采用锁相环对其进行估计。最后,基于200W的PMSM搭建实验平台对上述改进算法进行验证。结果表明:电机转子位置与转速估计稳态误差分别为0.129 rad、79 r/min,能够实现无位置传感器PMSM高精度控制。     

基于高频注入法的内置式永磁同步电机无传感器控制

针对零低速下内置式永磁同步电机的无位置传感器控制方法存在精度低、稳定性差等问题,提出了一种滑膜控制下的基于脉振高频注入法的无位置传感器控制方法。基于电机的固有或人为的凸极效应,脉振高频注入法对电机的基波方程和参数没有依赖性,可有效估算出包括零速在内的电机转子位置和速度,实现永磁同步电机的无速度传感器控制。仿真结果表明,内置式永磁同步电机在滑模控制下能在低转速突变、负载转矩扰动的情况下,快速、准确估算转速和转子位置,动态性能好,鲁棒性强。     

基于滑模速度控制器的PMSM无速度传感器控制研究

针对传统永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统中易受机械式传感器影响的问题,设计了一套基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)的PMSM无传感器控制系统;同时由于负载突变和系统参数变化会影响整个控制系统的稳定性,提出一种滑模控制器(SMC)来取代传统PI速度控制器。首先对PMSM数学模型进行线性化处理,在此基础上引入EKF算法实现转速、位置的在线估计,并且设计以转速误差作为状态变量的滑模速度控制器,实现速度环的闭环调节。仿真结果表明,EKF可以有效地对转子速度、位置进行估算,且在滑模速度控制器的作用下系统响应更快、抗干扰性能更好、鲁棒性更强。     

基于自适应速度控制器的SPMSM弱磁调速研究

为解决引入弱磁算法时传统PI速度控制无法满足系统对负载变化的快速响应,以及超调量、失速等速度跟踪精度问题,在矢量控制算法的基础上研究SPMSM的弱磁控制策略,并设计一种新的自适应速度控制器。本文在MATLAB-Simulink实验仿真平台上,对额定转速500r/min和额定转速2000r/min的两种不同弱磁工况的电机进行仿真,验证本文所设计的速度控制器提升弱磁升速系统性能,结果证明具备良好的抗负载扰动能力。     

异步电机旋转高频电压注入无传感器矢量控制

为了实现三相异步电机在低速段甚至零速下的高精度无传感器转速控制,提出了一种基于旋转高频电压注入法的三相异步电机无传感器控制算法。控制算法的核心是在定子电压两相同步静止坐标系(α,β轴系)下注入旋转高频电压,然后通过转子位置观测器实现转子机械转速与转子磁链电角度的精确估算。通过Simulink仿真,验证了控制算法的有效性。基于该控制算法,设计并开发了适用于三相异步电机的驱动控制系统,并在一台额定功率为33 kW的三相鼠笼型异步电机上得以成功运用。试验结果表明,基于旋转高频电压注入法的三相异步电机无传感器控制算法,能够实现电机低速段带重载运行工况下的高精度无传感器转速控制。     

基于预测自适应律的PMSM滑模控制

针对永磁同步电机在系统参数摄动和外部负载扰动下鲁棒性差的问题,设计了一种基于预测自适应律的滑模速度控制器。通过预测自适应律在线估计系统扰动变化值,并据此进行实时电流补偿,从而抑制转速波动,提高系统的抗扰动能力。仿真结果显示,该控制方法可实现快速、准确跟踪1000r/min的速度指令,调节时间为0.02s,稳态误差为0.9r/min;加入10N·m的负载扰动时,基于预测自适应律滑模控制的转速波动最大值为18r/min,与PI控制相比减小了81%。仿真分析表明,基于预测自适应律的滑模控制方法能有效抑制由系统扰动引起的转速波动,使系统具有更好的速度控制精度和鲁棒性。     

永磁同步电机无位置传感器双滑模鲁棒控制

基于表面式永磁同步电机在二相坐标下的数学模型,采用滑模变结构方法设计了由滑模控制器和扩展滑模观测器组成的鲁棒控制系统。针对电机参数摄动和负载扰动对驱动性能的影响,以转速误差为参量建立滑模面,构造滑模速度控制器以取代目前在大多数控制方案中使用的PI控制器,利用Lyapunov理论推导出自适应速度控制律,得出速度控制的参考电流和参考电压表达式。由扩展滑模观测器估算转子速度和位置,分析得到观测器的收敛条件及自适应率,证明了其稳定性。理论分析表明该方案的控制器和观测器性能不依赖于电机参数和负载干扰,具有较强的鲁棒性。仿真结果验证了控制方案的有效性与正确性。     

压缩机用永磁同步电机转速脉动抑制方法

为改善永磁同步电机(PMSM)驱动压缩制冷系统在低速运行时的转速特性,提出一种基于滑模观测器的控制策略。当压缩机处于变工况运行时,为减小负载转矩突变对PMSM控制系统的影响,提高系统抗扰动性能,使用滑模观测器对负载转矩进行观测,并将观测的转矩进行前馈补偿,以克服转矩瞬态变化对转速控制特性的影响。通过仿真和实验验证了所提控制方案的有效性和可行性。     

基于dSPACE的PMSM反演滑模控制

研究了变参考转速及负载条件下永磁同步电动机(PMSM)的转速跟踪控制问题,结合反演和滑模控制算法设计了一种PMSM的速度控制器.该算法综合了反演控制动、静态特性好以及滑模控制鲁棒性强的特点,有效提高了PMSM控制系统的转速动态跟踪特性.仿真和dSPACE实验结果表明,相比于反演控制器,反演滑模变结构控制器具有更好的转速动态响应以及更强的鲁棒性.     

电力机车PMSM自适应模糊终端滑模控制

为研究牵引工况下电力机车永磁同步电机(PMSM)的转速控制精度,建立了机车PMSM的d-q数学模型;考虑轮轨接触不平顺及车体静载荷在轮对径向产生的未知时变负载转矩,设计非线性转矩观测器(NTO)对其实际值进行估计,采用自适应模糊逻辑系统逼近观测误差的导数;在滑模面中引入类势能函数,并依据Lyapunov稳定性理论,构造了基于NTO的自适应模糊终端滑模控制器。仿真结果表明,机车PMSM转速控制系统一致有界收敛;轴电压、轴电流动态抖振较小;转矩观测误差收敛于0。