基于自抗扰控制的开关磁阻电机转速闭环性能

基于开关磁阻起动/发电助力控制系统的研究背景,根据该系统具有严重非线性,转速给定多变、负载扰动大、参数变化多的特点,利用自抗扰控制原理设计了开关磁阻电机转速闭环控制系统。采用Matlab仿真软件,建立了该系统的仿真模型,并进行了控制策略设计和参数估算。由仿真结果可知,该系统对外部负载扰动和内部模型参数的变化具有较强鲁棒性能,比传统的PID控制系统动静态性能更优。最后在开关磁阻起动/发电样机平台进行的样机试验表明,自抗扰控制可以实现样机的快速、无超调起动,负载扰动时转速变化小、恢复时间短、转速跟踪快。     

开关磁阻电机的自抗扰控制策略研究

开关磁阻电机由于其具有结构简单、可靠性高、调速范围宽等优点,在多种场合如新能源汽车以及家用电器等领域内得到应用和发展。本文以直驱型宽转速调速的多功能食品料理机为研究对象,结合开关磁阻电机特性及机械运动方程,建立系统仿真模型,利用自抗扰控制设计了开关磁阻电机宽转速稳定的调速系统,验证自抗扰系统能更好地抑制外部负载变化引起的扰动影响,并且具有更好的动态响应及稳态性能。最后对一台四相8/6开关磁阻电机进行实验,结果表明自抗扰控制可以有效控制电机的转速和转矩,在宽转速范围变工况条件具有优良控制性能。     

模糊自抗扰优化开关磁阻电机速度环控制策略

开关磁阻电机因其结构为双凸极造成转矩脉动过大,且该系统具有严重的非线性,给定转速变化大,负荷扰动大,为克服这个问题应用模糊自抗扰控制方法,结合开关磁阻电机特性和机械运动方程,建立开关磁阻电机双闭环系统仿真模型,转速环采用自抗扰控制技术并使用模糊控制对其参数实施整定,转矩环采用直接瞬时转矩控制,仿真对比得出,相较于传统PI控制,模糊自抗扰控制能够有效改善调速性能,降低转矩脉动,表现出良好的抗干扰能力。     

基于自抗扰控制器的开关磁阻电动机转矩控制系统

将具有优良抗干扰性能的自抗扰控制器(ADRC)引入开关磁阻电动机的转矩控制系统中,回避了传统转矩控制器设计中对转矩逆模型精确建模的要求。将模型的不确定性及负载作为干扰,利用自抗扰控制器内部的扩张状态观测器观测系统的内外扰动项,并进行前馈补偿,从而实现转矩控制系统中转速环与电流环之间的精确解耦。仿真结果表明该控制系统具有良好的动、静态特性,对负载扰动、电机参数变化都具有较好的鲁棒性,可以实现高性能的转矩控制。     

基于时变参数自抗扰的开关磁阻电机控制系统

针对自抗扰控制中的扩张状态观测器中状态变量初始值与系统不同时运行中出现的微分峰值现象,采用时变参数扩张状态观测器来抑制该现象。给出了采用时变参数非线性扩张状态观测器的稳定性证明,并设计了基于时变参数扩张状态观测器的开关磁阻电机控制系统。仿真结果表明,该系统能够加快系统动态响应,抑制运行初期的转速超调,效果优于采用传统自抗扰控制器的开关磁阻电机调速系统。     

基于级联多电平逆变器的大功率异步电动机控制系统设计

针对大功率异步电动机的非线性、强耦合和多变量等特性,采用级联多电平逆变器结合自抗扰控制技术设计了一种大功率异步电动机直接转矩控制系统。利用载波移相脉宽调制方法获取级联多电平逆变器开关控制信号,以减少定子磁链和转矩的幅值脉动;通过速度控制器对负载扰动进行估计和补偿,以消除负载扰动引起的跟踪误差;基于自抗扰控制原理设计了速度控制器、转矩和磁链控制器;基于自适应控制原理设计了一种磁链观测器,用于定子磁链和转矩估计;最后,采用Matlab进行了仿真实验。仿真结果表明:基于级联多电平逆变器的大功率异步电动机直接转矩控制系统可以有效地消除负载、转速等参数突变对系统控制性能的影响,系统响应速度快、跟踪性能好以及具有较好的鲁棒性能。     

基于自抗扰控制的双环伺服系统

为提高永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)伺服系统的抗负载扰动和参数摄动能力,提出一种基于自抗扰控制的位置–电流双环控制策略。分析伺服系统的扰动机理,构建基于离散最速控制综合函数的跟踪微分器进行位移规划,通过引入三阶扩张状态观测器,得到位置和转速复合控制的非线性自抗扰控制器,优化了系统结构,降低了参数整定难度。为进一步提高系统刚度和对突变负载扰动的响应能力,设计电流环自抗扰控制器,引入二阶观测器估计扰动量并进行扰动补偿,给出电流环线性自抗扰控制器参数的确定方法。仿真和实验结果表明,该控制策略能够减小外部转矩干扰和电机参数摄动对系统性能的影响,验证了基于自抗扰控制的双环控制方法的有效性。     

基于协同控制策略的开关磁阻电机性能优化

基于航空开关磁阻起动/发电系统的研究背景,其高度的非线性和严苛的性能需求对控制器的控制性能提出了很高的要求。为保证系统的鲁棒性,这里将协同控制方法引入该系统,分析了系统重要的性能指标,设计了相应的流形,实现了开关磁阻电机(SRM)的协同控制,并对系统在该控制器下的起动、抗干扰、转速、位置跟随性能进行了验证。仿真和实验结果表明,该系统起动无超调,响应速度快,稳态误差小,对外部负载扰动和给定转速变化均具有较强的鲁棒性和适应性。与传统的比例积分微分(PID)控制器相比,协同控制下系统具有较小的转矩脉动和更好的动、静态性能,能够适应航空产业的需求。     

开关磁阻起动/发电系统起动性能研究

根据开关磁阻起动/发电系统的特点,对其起动特性进行了分析,主要对起动转矩最大和起动转矩脉动最小两种情况进行了研究。在建立开关磁阻起动/发电系统仿真模型的基础上,对两种起动要求下主开关的开通角和关断角进行了不同转速下的仿真优化。然后对由静止到运动时的起动PWM占空比进行模糊算法估测,对两种起动要求下的不同控制算法分别进行了滑模+PI控制策略的设计。最后,利用开关磁阻起动/发电系统样机平台,验证了所设计起动控制方法的正确性。     

自抗扰控制器在感应电机中的应用

在采用定子磁场定向的感应电机调速系统中,为提高控制系统的鲁棒性,抑制负载扰动的影响,提出了用自抗扰控制器来控制系统的转速环的设计方案,将负载扰动归到未知扰动中,用自抗扰控制来进行估计、补偿和控制。数字仿真证实了自抗扰控制器不仅能够提高系统的动、静态性能,而且能有效地抑制负载扰动,对负载扰动有较好的鲁棒性。     

基于矢量控制的异步电机自抗扰控制

针对异步电机矢量控制系统在负载变化和电机参数变化时转速易受较大影响的问题,研究了采用自抗扰控制器(ADRC)对负载扰动和电机参数变化进行估计和补偿的方法。根据自抗扰控制器的数学特征和异步电机的数学模型,采用扩张状态观测器(ESO)对电机模型的参数摄动和变量耦合项进行观测并补偿,确定了矢量控制系统中自抗扰转速环控制器、自抗扰磁链环控制器、自抗扰d轴电流环控制器和自抗扰q轴电流环控制器的形式。仿真和实验结果表明,与传统的比例积分控制器(PI)相比,ADRC控制器对系统负载扰动和电机参数变化具有较好的鲁棒性和动态性能。     

开关磁阻起动/发电机控制器的硬件实现

针对车用开关磁阻电机起动 /发电系统工作环境恶劣和软件控制抗干扰能力较低的特点 ,提出了以单片复杂可编程逻辑器件 (CPLD)为基础的纯硬件电路实现开关磁阻起动 /发电系统的硬件控制方案。试验结果表明 ,以CPLD为基础的纯硬件控制器可以有效地实现控制系统的起动 /发电 /助力功能 ,并且具有较高的容错能力和良好的动态调节性能。     

开关磁阻系统鲁棒性控制方法研究

在航空起动/发电系统中,开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)的双凸极结构和高转矩脉动使航空起动/发电系统模型表现出高度的非线性和不确定性。为了解决SRM的非线性问题,提高系统的响应速度,降低转矩转速脉动,同时提高系统的抗干扰能力,本文基于协同控制和自适应模糊逻辑的基本原理,提出了一种自适应模糊终端协同控制方法(adaptive fuzzy terminal synergetic control,AFTSC)。针对开关磁阻系统模型的高度非线性和不确定性,协同控制确保了系统的鲁棒性,模糊逻辑估计了控制律的非线性方程,提高了控制器的有效性,同时降低了系统的计算体量。仿真和实验结果表明,在自适应模糊终端协同控制方法下,开关磁阻电机系统表现出更好的响应特性,该控制器对于开关磁阻电机转速和转矩的变化表现出更强的鲁棒性,相比于常规基于遗传算法的PID控制器具有更好的性能。     

基于自抗扰控制的车载发电系统研究

车载发电系统工作时,难以避免地存在负载变化、转速跳变及参数时变等多重扰动,若不能对各种影响因素进行精确补偿,会降低系统仿真分析的有效性和实际控制的精度。为解决该问题,采用基于自抗扰控制的车载发电系统,在苛刻的干扰条件下进行仿真研究,并将仿真结果与常规比例-积分-微分(PID)控制器进行比较。研究结果表明,基于自抗扰控制的车载发电系统能抑制外界扰动影响,具有良好的稳压工作能力,验证了所提方法的有效性。     

自抗扰控制器在无刷直流电机控制系统中的应用

为提高控制系统的动态性能和鲁棒性,设计了无刷直流电机自抗扰控制方案.自抗扰控制器利用其内部的扩张状态观测器估计系统的内外扰动,据此将电机等效为由两个非线性系统构成的串联对象,然后设计两个一阶自抗扰控制器实现对电机的内、外环控制,内环控制电流,外环控制转速.实验结果表明,自抗扰控制器对电机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的适应性和鲁棒性.控制系统具有优良的动态性能.     

永磁同步电机调速系统自抗扰控制器的设计

将自抗扰控制器(ADRC)运用到永磁同步电机(PMSM)调速系统控制中。电流环采用一阶非线性自抗扰控制器(NLADRC)抵消电流环反电势的影响,减小电流跟踪误差和相电流总谐波畸变(THD);转速环采用一阶线性自抗扰控制器(LADRC)对负载转矩和黏滞摩擦进行补偿,提高系统转速稳定性;最后利用基于带宽的参数整定公式整定控制器参数。仿真和实验结果表明系统具有良好的转速稳定及抗负载扰动能力,验证了控制器设计的有效性。     

一种非线性自抗扰控制的PMSM速度控制策略研究

针对永磁同步电机伺服系统中存在的抗负载扰动能力差和转速超调等问题,提出一种基于非线性自抗扰控制的新型PMSM速度控制策略。通过分析伺服系统的扰动机理,在速度环将传统的PI控制器替换为非线性自抗扰控制器。通过跟踪-微分器将给定转速平滑化,克服了响应快速性和超调之间的矛盾,提升系统响应能力;通过引入二阶扩张状态观测器,对外部扰动进行估计并补偿,提高系统的抗干扰能力;通过非线性状态误差反馈控制律,利用“小误差大增益,大误差小增益”的非线性控制,提高系统的控制精度。仿真结果表明,系统具有响应快、无超调、抗负载扰动能力强的特点,对负载变化、转速变化具有较强的鲁棒性,验证了该策略的有效性。     

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。     

永磁同步电机调速系统自抗扰控制器的设计北大核心

将自抗扰控制器(ADRC)运用到永磁同步电机(PMSM)调速系统控制中。电流环采用一阶非线性自抗扰控制器(NLADRC)抵消电流环反电势的影响,减小电流跟踪误差和相电流总谐波畸变(THD);转速环采用一阶线性自抗扰控制器(LADRC)对负载转矩和黏滞摩擦进行补偿,提高系统转速稳定性;最后利用基于带宽的参数整定公式整定控制器参数。仿真和实验结果表明系统具有良好的转速稳定及抗负载扰动能力,验证了控制器设计的有效性。     

基于新型积分自适应滑模控制策略的永磁同步电机控制

设计了一种永磁同步电机(PMSM)参数扰动和负载扰动的新型控制策略。通常PMSM控制是通过PI控制设计的,控制效果不佳,因此提出一种新型积分滑模控制(SMC)策略进行转速控制器设计。积分SMC具有较强的抗干扰性,不仅可以抑制控制系统的高频微分扰动,而且可以降低系统稳态误差,使控制更精确。设计趋近律函数对滑模控制器进行优化,使SMC参数自适应调节,提高系统响应速度。考虑到系统参数和负载扰动对控制性能的影响,将自抗扰环节引入SMC,提高了系统的抗扰性。最后通过仿真试验验证了控制系统良好的控制性能。