感应电机无速度传感器控制的自适应转速估计

文章分析了感应电机无速度传感器控制中在同步转速为零且带负载状态下自适应磁链观测器（AFO）观测状态和估计转速的渐进稳定性。设计了基于模型参考自适应系统（MRAS）全速域渐近稳定的状态观测和转速估计算法，仿真结果表明所设计的算法是有效的。     

感应电机全阶状态观测器及其无源性转速控制

为了实现感应电机的高动态调速性能,针对电机的非线性本质,提出了一种基于全阶状态观测器及其转速自适应估算的感应电机无源性转速控制方案。在基于感应电机无源性与稳定性分析的基础上,设计了渐近稳定转矩跟踪无源性控制器。针对无源控制律所需转子电流难以观测的问题,提出了一种旋转坐标系下以转子电流和转子磁链为状态变量的全阶状态观测器,并应用该观测器对转速进行估算,实现了感应电机无速度传感器的无源性转速控制。仿真结果表明该控制方法易于实现,采用全阶观测器观测转子电流值和估算转速值更为准确,显著提高了感应电机的动静态性能。     

感应电机全阶观测器的一种新型离散方法

针对感应电机全阶自适应观测器的离散化问题,通过将欧拉法和双线性变换法相结合,提出了一种新型离散化方法,用于实现感应电机精确的无速度传感器数字控制。自适应全阶磁链观测器的状态变量由定子电流和转子磁链构成。该方法对定子电流采用欧拉法离散,对转子磁链采用双线性法离散。通过合理近似,使得求解磁链的方程组实现解耦,其运算复杂度比传统的双线性法显著降低。该方法的运算量只比欧拉法有略微增加,但精度却比欧拉法有明显改进。实验结果表明,所提出的方法能取得较小的离散误差,从而提高了感应电机无速度传感器控制的准确度。     

交流电机转速和转子磁链自适应辨识的一种新方法

仅在定子电流检测的条件下,通过引入辅助状态矢量的方法建立稳定的模型参考自适应观测器,以定子电流作为比较信号,辨识出转子电阻的同时,辨识出磁链和速率。文中分析了稳定的激励条件。仿真结果证明该方法的有效性。     

一种用于异步电机无速度传感器控制的自适应滑模观测器

针对异步电机无速度传感器中存在的对参数变化鲁棒性差的问题,研究了一种基于自适应滑模观测器的异步电机无速度传感器的矢量控制方案。自适应滑模观测器根据电机静止坐标系下的数学模型构造了转子磁链观测器,定子电流观测值与实际值的误差构成观测器的滑模面,在滑模运动下该观测器的观测值最终趋近于实际值,从而实现转子磁链的估计。电机转速由自适应方法估算得到,滑模观测器的稳定性可由李雅普诺夫稳定性证明。与其他方案相比,该方法的优点在于实现简单,对参数变化具有鲁棒性。仿真和实验对控制方案的正确性和可行性给出了验证,该观测器可以实现对转子磁链和转速的观测,且在负载扰动和给定转速变化的情况下该滑模观测器具有鲁棒性。     

一种用于无速度传感器异步电机控制的自适应滑模观测器

研究了一种用于异步电机控制的自适应滑模观测器。该观测器由两个滑模电流观测器、转子磁链观测器和速度估计部分组成。转子磁链观测器以两个电流观测器和速度观测器的输出作为输入,估计转速反馈到第二个电流观测器和转子磁链观测器。采用Lyapunov理论和Popov超稳定性理论对该方法的稳定性进行验证。该观测器具有设计新颖、对参数变化具有很强的鲁棒性等特点。通过Simulink仿真验证了该观测器的有效性。     

异步电动机自适应矢量控制系统

针对经典的矢量控制系统中磁链观测器的参数偏差影响系统稳态性能和动态性能的不足,提出了把自适应控制融合到矢量控制当中的策略,设计了转子磁链自适应观测器,得出了异步电动机的转子磁链自适应观测器的算法,构成转速与磁链闭环的矢量控制系统.仿真结果表明,该系统具有一定的鲁棒性和较好的稳、动态性能.     

Adaptive sliding mode observer for induction motor using two-time-scale approach

This paper presents an original method for the design of a robust adaptive sliding mode current and flux observer for induction motor drive using two-time-scale approach. This approach, based on the singular perturbation theory, decomposes the original system of the observer error dynamics into separate slow and fast subsystems of lower dimensions and permits a simple design and sequential determination of the observer gains. For the proposed observer, the rotor speed signal is assumed to be available. The stator currents and rotor flux are observed on the stationary reference frame using sliding mode concept, and the adaptive rotor time-constant is derived from Lyapunov stability theory using measured and estimated currents and estimated rotor flux. The control algorithm is based on the indirect field-oriented sliding mode control to keep the machine field oriented. The control-observer scheme seeks to provide asymptotic tracking of speed and rotor flux in spite of the presence of an uncertain load torque and unknown value of the rotor resistance. The effectiveness of this control algorithm has been successfully verified through computer simulations.     

一种用于无速度传感器异步电机控制的自适应滑模观测器

研究了一种用于异步电机控制的白适应滑模观测器。该观测器由两个滑模电流观测器、转子磁链观测器和速度估计部分组成。转子磁链观测器以两个电流观测器和速度观测器的输出作为输入,估计转速反馈到第二个电流观测器和转子磁链观测器。采用Lyapunov理论和Popov超稳定性理论对该方法的稳定性进行验证。该观测器具有设计新颖、对参数变化具有很强的鲁棒性等特点。通过Simulink仿真验证了该观测器的有效性。     

感应电机SSFOC自适应速度辨识

基于电压模型转子磁通估计,提出了一种模型参考自适应系统,实现了无速度传感器磁场定向控制(Speed Sensorless Field-Oriented Control,简称SSFOC)逆变器感应电机的速度控制。通过自适应电流观测器估计转子速度,并以其估计值代替磁场定向控制和速度控制中的真实速度。为了准确估计转子速度,同时辨识了电机转子电阻。该自适应系统是超稳定系统。驱动系统可工作在一个较宽的速度范围内。实验验证了该方案的有效性。     

基于感应电机定子磁链U-N模型的速度自适应辨识方法

文中研究了基于异步电机定子磁链U-N模型的速度辨识问题。建立了基于异步电机Γ-型参数的状态方程,给出了基于U-N模型的定子磁链观测器;基于李雅普诺夫稳定性理论推出了速度自适应律,给出了基于这种全阶磁链观测器方案的模型参考自适应速度辨识方法。研究了异步电机无速度传感器的直接转矩控制方案,建立了此方案的Matlab仿真模型进行仿真分析;在搭建的牵引电机试验平台上进行了试验研究,并给出了Matlab数字仿真结果以及试验结果。仿真结果和试验结果表明辨识转速能够准确地跟踪实际转速,证明了基于定子磁链U-N模型的速度自适应辨识方法的有效性和实用性。     

DSP-based speed adaptive flux observer of induction motor

A method for estimating the rotor flux and speed of an induction motor based on adaptive control theory is presented. The method is applied to a direct field-oriented induction motor control without speed sensors. The influence of the parameter variation on the speed estimation can be removed by the proposed parameter adaptive scheme. The validity of the adaptive flux observer is verified experimentally     

新型速度自适应磁链观测器在矢量控制中的应用

将一种全阶磁链闭环观测器应用于矢量控制系统中,取代了传统的纯积分器,经过仿真分析得知该磁链观测器对转子磁链的观测精度高,对于电机参数的鲁棒性较好,在电机低速运行时仍能实现对转子磁链准确的观测.在此基础上根据李亚普诺夫理论,成功地设计出两种电机转速的自适应辨识方案,以1.1kW异步电机为控制对象,并采用MATLAB/SIMULINK软件对系统进行了仿真.仿真结果表明两种方案的稳态性能差别不大,第一种自适应方案的收敛速度快,动态性能更好.     

Design and implementation of a closed-loop observer and adaptivecontroller for induction motor drives

This paper discusses the implementation and experimental results of a closed-loop rotor flux observer and model reference adaptive system (MRAS) of a direct field-oriented control (FOC) of an induction motor drive. The motor was supplied from a high-frequency (20 kHz) AC resonant link via a MOS-controlled-thyristor (MCT)-based bidirectional converter. Hardware and software implementations of the various motor control functions are presented. The closed-loop observer combines the current and voltage models via a speed-dependent gain (SDG). The current model was formulated to operate in the rotor reference frame and requires only an encoder angle and not the actual rotor speed for implementation. The closed-loop observer permits the use of a pure analog integrator to calculate an adequate stator flux. The use of an AC resonant link further complicated an all-digital calculation of the stator flux. The observer and adaptive controller were tested on a 400-Hz 2-hp induction motor for low and high speeds. The closed-loop observer showed sensitivity at low speeds to the rotor circuit time constant which attributed to the current model rotor flux estimation. At high speed, the closed-loop observer followed the voltage model rotor flux estimation attributes. The MRAS was able to improve the complete speed response by correcting the current model rotor flux observer for errors in estimation of its parameters     

基于自适应观测器的感应电机转速估计方法研究

介绍了一种能在线补偿定转子电阻的基于自适应观测器的感应电机转速估计方法.该转速估计方法只需检测定子电压电流作为输入,利用观测器观测出转子磁链和定子电流,并利用定子电流误差和转子磁链观测值辨识出转速、定子电阻和转子电阻,并反馈于观测器,确保电机转速估计对参数变化的鲁棒性.仿真及实验结果表明,此方法估计的速度能应用于无速度传感器矢量控制系统,并具有较好的辨识精度和鲁棒性.     

感应电机速度和电阻自适应辨识的LMI方法(英文)

该文研究了一种感应电机无速度传感器模型参考自适应系统(model reference adaptive system,MRAS),提出一种新型的基于自适应磁链观测器的常数增益速度辨识方法。首先,运用李亚普诺夫(Lyapunov)稳定性理论设计出自适应磁链观测器及速度估算方法,通过MATLAB中的线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)工具箱求解线性矩阵不等式获得磁链观测器的增益矩阵,保证了此磁链观测器的稳定性,同时也克服了运用极点配置方法带来不稳定区域的问题。该文还研究了基于自适应观测器的电阻辨识问题。基于给出的自适应磁链估计方法,设计了感应电机无速度传感器直接转矩控制系统,并进行了MATLAB仿真和实验,结果表明,提出的无速度传感器速度方法在全速范围内具有很好的动态和静态性能。     

新型自适应速度观测器在矢量控制中的应用

实现高性能矢量控制系统的重要环节是准确地观测异步电机的转子磁链。将一种新型的速度自适应磁链闭环观测器应用于矢量控制系统中，取代了传统的积分器。理论证明，该系统是超稳定系统。仿真表明，该方案电机磁链观测精度高，电机参数鲁棒性好，同时基于磁链观测器所设计的速度自适应辨识方案准确性好，收敛速度快，使系统在较低转速下仍能保持优良的性能。本系统以1．1kW异步电机为控制对象，并采用MATLAB／Simulink软件对系统进行了仿真。     

新型自适应速度观测器在矢量控制中的应用

实现高性能矢量控制系统的重要环节是准确地观测异步电机的转子磁链。将一种新型的速度自适应磁链闭环观测器应用于矢量控制系统中,取代了传统的积分器。理论证明,该系统是超稳定系统。仿真表明,该方案电机磁链观测精度高,电机参数鲁棒性好,同时基于磁链观测器所设计的速度自适应辨识方案准确性好,收敛速度快,使系统在较低转速下仍能保持优良的性能。本系统以1.1kW异步电机为控制对象,并采用MATLAB/Simulink软件对系统进行了仿真。     

异步电动机无速度传感器矢量控制研究

为了实现异步电动机矢量系统的无速度传感器控制,本文给出了自适应全阶磁链观测器的无速度传感器控制策略,利用李雅普诺夫稳定性定理证明了观测器的稳定性,并推导出了转速自适应率。搭建了基于自适应全阶磁链观测器的异步电动机矢量控制系统的仿真模型和实验平台,实现了异步电动机的控制。实验结果表明该控制系统在较宽的范围内具有良好的动、静态性能。     

基于DSP的感应电机无速度传感器矢量控制

讨论了一种感应电机(IM)的新型无速度传感器矢量控制系统,重点阐述了基于PI自适应法的模型参考自适应转子磁通和速度观测器。其中,磁场估算器是一个由电机的开环电流模型和电压模型组成的全阶转子自适应磁场观测器,速度观测器的稳定性由Popov原理提供保证。在实际应用中,构造了一个直接转子磁场定向无速度传感器IM矢量控制系统,给出了基于TMS320F240型DSP芯片实现的数字化系统。实验结果表明,该系统具有良好的转矩转速特性,也验证了所提出的磁场和速度估计算法的正确性。