基于相位裕度的永磁同步电机位置伺服系统研究

提出了永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统的相位裕度设计方法,通过在开环截止频率处相位对角频率的导数为零方法,得出了中频区宽度与相位裕度的关系,给出位置控制器参数设计的新方法,在一定中频区宽度下系统具有最大相位裕度,提高系统对开环增益变化的鲁棒性。此外,为了提高伺服系统跟踪精度,按伺服模型构建位置信号的微分观测器,实现了平滑的数字前馈补偿,并针对大误差时的饱和非线性特性,采用"根号"控制策略,提高大角度协调的动态性能。仿真和实验验证了该位置控制算法的有效性。     

永磁同步电机交流伺服系统负载转矩动态补偿方法

交流伺服电机负载转矩的变化对系统性能的影响非常明显，需要进行在线动态补偿，但负载转矩与转动惯量一样，是一个很难直接测量的非电物理馈，需进行在线辨识。文章构建了一个负载转矩辨识观测器，将观测到的值动态补偿到速度环中，有效提高了速度环抗干扰性能，增强了系统的鲁棒性。     

永磁同步电机交流伺服系统负载转矩动态补偿方法

交流伺服电机负载转矩的变化对系统性能的影响非常明显,需要进行在线动态补偿,但负载转矩与转动惯量一样,是一个很难直接测量的非电物理量,需进行在线辨识。文章构建了一个负载转矩辨识观测器,将观测到的值动态补偿到速度环中,有效提高了速度环抗干扰性能,增强了系统的鲁棒性。     

高精度永磁直线同步电动机伺服系统鲁棒位置控制器的设计

详细地介绍了高精度,微进给永磁直线交流同步电动机（ＰＭＬＳＭ）驱动系统鲁棒位置控制器的设计,首先,在空载情况下,由静态实验获得非线性摩擦系数模型,通过前馈磨擦补偿器补偿非线性摩擦,其次,由递推最小二乘估计器ＲＬＳ和负载扰动力观测器构成的估计器,估计动子质量,粘滞摩擦系数我载扰动力,设计积分一比例ＩＰ位置控制器以满足跟踪指令和抑制扰动,将观测的负载扰动力前馈,进一步增强系统的鲁棒性。     

永磁交流同步直线电机伺服系统

永磁直线同步同服系统采用直接驱动方式，可构成大行程、高精度、高速度的高性能伺服系统。但由于变速机械，更易受参数、负载等扰动的影响。本文提出了一种基于扰动观测器的鲁棒控制方法。参数的变化、负载的波动等各种噪声有观测器预测估算，并产生前馈补偿信号输入系统。实验结果表明，该方法能有效地抑制各种扰动影响。     

永磁同步电机数字交流伺服系统

数字芯片用于无刷电机的高性能智能控制器，可以减少系统的部件、降低系统的成本、提高系统的性能。介绍了基于DSP的高性能算法，该算法是为了减少电流传感器的数量和利用滑动模型观测器实现无速度传感器控制。     

交流永磁同步电机伺服系统的线性化控制

提出了交流伺服系统自适应反馈线性化的控制方案,通过将在线估计的参数应用于坐标变换和非线性状态反馈,达到了线性化控制的目的;讨论了增强参数收敛性问题。理论推导和计算机仿真都证明了此方案对参数具有较强的鲁棒性和实际应用价值。     

高性能永磁直线同步电机鲁棒速度伺服系统的研究

文章针对高性能永磁直线同步电机 ( PML SM)速度伺服系统的要求 ,首先提出了一种基于传统观测器导出的辨识方法 ,对负载阻力、动子质量 ,粘滞摩擦系数进行在线辨识 ,实时补偿上述 3个参数变化所造成的推力扰动。其次 ,设计了一个时滞补偿器 ,对逆变器电路电力传输滞后和转速测量滞后所造成的系统动态性能下降进行了补偿。最后 ,结合 IP速度控制器设计了一高性能永磁直线同步电机速度伺服系统。仿真实验表明 ,所设计系统具有很强的鲁棒伺服性能。     

基于自抗扰控制器的永磁同步电机位置伺服系统

设计了一种新颖的基于自抗扰控制器的永磁同步电动机位置伺服系统。该系统通过跟踪-微分器为给定位置信号提供一个过渡过程,克服了系统响应速度和超调之间的矛盾,使得系统响应快且没有超调;通过扩展状态观测器将系统的负载、转动惯量和定子电阻等参数变化带来的扰动观测出来并加以补偿,提高了系统的抗干扰能力;通过非线性状态误差反馈律实现了"小误差大增益,大误差小增益"的非线性控制,提高了控制精度。仿真结果表明,该系统具有响应快、无超调、稳态精度高的特点,对负载、转动惯量和定子电阻的变化具有很强的鲁棒性。     

基于RFNN补偿的直线伺服系统反推控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统,在分析影响直线伺服跟踪精度因素的基础上,采用智能反推控制策略对该伺服系统进行有效的补偿控制。考虑参数变化、外部负载扰动和摩擦力等不确定因素对系统伺服性能的影响,设计基于递归模糊神经网络(RFNN)的反推控制器,利用了递归神经网络具有捕获系统动态信息的优点,可实时补偿不确定因素对跟踪性能的影响。仿真结果表明,控制策略明显降低了不确定因素对系统性能的影响,从而显著提高了直线伺服系统的位置跟踪精度。     

永磁直线同步电机的改进线性自抗扰控制

在永磁直线同步电机（PMLSM）的运动控制系统中,提出一种位置环的改进线性自抗扰控制（ILADRC）方法。相对于传统的线性自抗扰控制（LADRC）,ILADRC仅利用线性扩张状态观测器输出的位置估计信号,通过PD控制器计算初始控制量,避免了引入速度估计信号的滞后影响。对PMLSM运行过程中受到的总扰动通过线性扩张状态观测器进行实时估计,并在控制律中进行动态补偿。利用李雅普诺夫函数方法证明了闭环误差系统的渐近稳定性。通过系统辨识得到了PMLSM平台的传递函数模型,在MATLAB中进行了仿真分析,并搭建了基于dSPACE控制器的实验系统。实验结果表明,相比于PID和LADRC,ILADRC能够有效减小跟踪误差,降低超调,且具有更好的扰动抑制能力。     

Thrust ripple optimization and experiment for a permanent magnet linear synchronous motor

Thrust ripple such as end force, slot force and normal force are key factors that affect the properties of permanent magnet linear synchronous motors (PMLSM). According to different mechanics and analytical models, end force resulting from open magnetic circuit of PMLSM was greatly decreased by optimizing the length of the PMLSM mover. Slot force caused by slot effect was greatly reduced by using fraction slot structure, and normal force was calculated through the finite element method (FEM). After thrust ripple was calculated, its uniform formula was obtained through Fourier series nonlinear regression. An experimental system was set up to measure thrust ripple, and experiment results demonstrated that experimental force ripple was quite in line with that calculated by the fitting formula. The optimal theory and analysis method is effective, and the obtained formula can be utilized to compensate thrust ripple in practical applications and improve the motion performance of PMLSM. __________ Translated from Proceeding of the Chinese Society for Electrical Engineering, 2005, 25(12): 122–126 (in Chinese)     

永磁电机无位置传感器控制死区补偿策略

空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制中,逆变器存在死区效应和零电流钳位效应,导致电流电压波形畸变,造成转速转矩脉动,控制性能降低。迭代控制死区补偿策略无需检测电流极性,同步旋转坐标系下,构造反电动势观测器得到实际电压e^d、e^q,矢量控制输出期望电压ed、eq,通过迭代算法将死区效应造成的误差前馈到期望值,补偿死区效应的影响,提高系统控制性能。仿真和实验证明了理论分析的正确性和有效性。     

基于增量模型的永磁同步直线电机鲁棒预测电流控制

为了解决永磁同步直线电机预测电流控制对电机参数的依赖,提出一种鲁棒增量式预测电流控制算法。通过建立永磁同步直线电机增量式预测模型来克服电机磁链变化的影响,并详细分析了增量预测模型对电机参数敏感性。为提高电流带宽,对增量式预测电流控制进行一拍延时补偿。针对电感不匹配引起的电流预测误差,提出一种新型滑模观测器来观测电压扰动值并将扰动前馈补偿,从而实现精准电流控制。实验结果表明所提方案可有效地提高系统鲁棒性,具有较好的效果。     

永磁交流伺服系统速度控制器优化设计方法

针对永磁同步电机数字控制系统中,电机转速动态过程中出现的由于通常采用PI控制器串联校正来设计速度环而导致的超调和振荡问题,提出了一种速度控制器优化设计方法.在分析了永磁交流伺服系统速度环数学模型的基础上,调整了速度控制器中比例增益的作用位置,构成IP控制器局部反馈校正来设计速度环.根据稳定性和跟随性要求,选取转速偏差指标函数,优化控制器参数设计,同时在控制器设计中增加了anti - windup策略.所设计的控制器,可以获得电机转速的无超调、无振荡快速响应,并具有较强的抗扰动能力.仿真和实验结果验证了设计方法的有效性和可行性.     

永磁同步电机伺服系统改进型无差拍电流控制算法

高性能电流环是提升永磁同步电机伺服系统性能的重要保证和基础,在控制过程中,电流环通常易受延迟环节、采样误差等因素影响,需具备较强的抗扰动能力。基于此,本文研究了一种带电流校正环节的改进型无差拍电流控制算法。该方法以传统无差拍电流控制算法为基础,对电流采样环节进行改进。将k时刻的电流采样值与k时刻的电流预测值进行加权处理,作为新的电流反馈值,再进行无差拍控制,以抑制采样误差对电流控制的影响,进而提升稳态过程中电流的抗扰动能力。并针对一台永磁伺服系统样机,进行了MATLAB仿真和实验,验证了本文方法的正确性和有效性。     

等间距磁极分段PMLSM磁场及其磁阻力分析

为减小永磁直线同步电机(PMLSM)的磁阻力,提高其稳定运行性能,依据PMLSM结构特点,采用对每极下永磁体等分段后再等间距依次排列方法减小磁阻力.建立磁极分段的解析模型,用解析法计算等间距磁极分段时的气隙磁密,分析分段数与气隙磁密之间的关系.确定合理的磁极分段数与电机齿槽力之间的关系,使不同磁极分段产生的齿槽力相互抵消来减小齿槽力,在此基础上,通过在电枢端部特定位置处添加辅助极铁心方法来补偿端部力.有限元结果分析表明,合理选择分段数可使齿槽力明显减小,且使端部力有一定程度减小,进一步采用辅助极后,很好地消弱了端部力.     

基于神经网络的永磁直线同步电动机推力波动补偿的仿真研究

通过分析永磁直线同步电动机推力波动机理(PMLSM)，指出引起PMLSM的推力波动的主要原因，并提出了在系统控制指令中叠加补偿指令的推力波动抑制方法。本文运用BP神经网络，建立了波动力估计模型，实现了波动推力补偿指令的计算。仿真结果表明该方案能有效地抑制PMLSM推力波动对系统的影响，具有很强的鲁棒性。     

Interior permanent magnet linear synchronous motor forhigh-performance drives

Permanent magnet linear synchronous motors have been developed for factory automation, transportation applications, and so on. In the rotary-type permanent magnet synchronous machines, the wide speed and constant power operation are realized by using the reluctance torque due to the saliency and the flux-weakening control. In this paper, we examine the effect of the interior permanent magnet arrangement for wide speed operation and the end effect in the linear structure     

基于模糊神经网络的故障诊断在永磁直线同步电动机中的应用

针对永磁直线同步电机的特点，应用基于模糊神经网络的故障诊断方法，将模糊理论与神经网络融合在一起，实现了对该电机故障的模糊诊断。介绍了模糊神经网络的结构和学习方法，利用了一种阈值向量故障判别方法，使永磁直线同步电动机的故障判别灵活、可靠。仿真结果表明，该方法是行之有效的。