一种新型永磁同步电机高阶滑模转速观测器的研究

针对面贴式永磁同步电机无位置传感器速度控制系统存在的速度检测延迟、检测误差较大、动态响应不够快等问题,对永磁同步电机无位置传感器速度控制系统模型和传统滑模速度观测器结构和原理进行了分析,对高阶滑模算法理论进行了推导,结合永磁同步电机数学模型,提出了一种以位置信号为滑模变量,以高阶滑模变结构算法为基础的新型滑模转速观测器,利用Simulink软件构建了基于新型滑模速度观测器永磁同步电机矢量控制系统,对电机的起动特性、速度跟踪特性、抗外界干扰性能进行了研究。研究结果表明,由于新的滑模观测器将转子位置与反电势信号的关系进行了分离,消除了反电势信号处理滤波器对速度估算的延迟,提高了速度检测精度,从而改善了系统的稳态和动态性能。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

永磁同步电机因具有功率密度高和动态响应速度快等诸多优点,在交流伺服传动领域具有明显的优势。永磁同步电机的高性能控制依赖于精确的转子位置信息,传统的机械式传感器成本高、体积大,限制了永磁同步电机的应用,无传感器控制技术是解决以上问题的一种有效途径。针对传统的永磁同步电机无传感器控制都是基于两相静止正交坐标上的数学模型进行研究的情况,设计一种基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制方法。首先,建立永磁同步电机在两相同步旋转正交坐标系上的动态模型,并以此进行无传感器控制研究;其次,基于李雅普诺夫稳定性理论分析并设计了滑模观测器,得到感应电动势,并应用李雅普诺夫稳定性理论得到控制增益的约束条件;然后,引入一个低通滤波器削弱滑模控制固有的抖振,得到有效电动势,基于反正切函数对其带来的相位延迟进行补偿,提取位置信息;最后,通过仿真验证永磁同步电机无传感器控制方法对角速度和转子位置估计的有效性和鲁棒性。     

基于滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制研究

针对永磁同步电机无位置传感器高动态性能控制问题,对传统矢量控制存在电流内环PI控制器对系统性能的影响以及传统滑模观测器中动态转子位置角估计不准、稳态转速估计不精确等观测器性能进行了改进,提出了一种基于改进滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制方法。根据永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,选择了电机d、q电流作为状态变量,利用前向欧拉法推导出永磁同步电机d、q轴电流的预测模型。通过实时评估价值函数选出使得下一时刻电流跟踪效果最好的电压矢量,将其对应的开关状态作用于逆变器。同时,推导表贴式永磁同步电机的滑模观测器模型并对其观测出的转子位置角和转速进行补偿,得到较为精确的估算值。最后将算法在Matlab/Simulink进行了仿真试验。研究结果表明:所提出的控制方法动态性能好、稳态精度高。     

无传感器永磁同步电机控制策略研究

永磁同步电机由于其结构简单、功率密度高等特点广泛应用于航空航天和新能源等新兴领域,其控制系统的开发也具有重要的意义。根据永磁同步电机的数学模型,设计出控制策略为矢量控制,SVPWM为调制方式,无位置控制方法(采用滑模观测器)的双闭环控制系统。通过Simulink仿真,比较了五段式和七段式SVPWM在控制效果上的区别,并为得到准确的转子位置估计值提供了参数选取方法。采取了提高系统精度和程序运算速度的措施,对滑模观测器相关参数进行了选择,并完成整体实验。实验结果表明,该系统能够实现基于SVPWM的永磁同步电机的无传感器控制。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制

为解决永磁同步电机（PMSM）控制中机械式位置传感器带来的成本及可靠性等问题,将滑模观测器技术应用到PMSM矢量控制系统中。该系统采用滑模面及滑模等效控制方法,通过选择足够大的滑模增益,在观测电流和实测电流之间的误差上构建滑模面,对电机反电势进行观测以得到转子位置角,并基于Lyapunov稳定性判据对滑模观测器的收敛性进行了分析;建立了应用滑模观测器的PMSM无传感器矢量控制实验系统,设计了位置及速度滑模控制器。进行了1500r／min稳态及正负转速切换的角度估算实验,实验结果验证了该方法的有效性。研究结果表明,基于滑模观测器的无传感器控制策略能准确估计出PMSM的转子位置角,从而得到转子速度,且系统具有较好的动、静态特性。     

基于Sigmoid函数的PMSM模糊滑模观测器设计

针对近年来被广泛应用于工业控制领域的永磁同步电机无速度传感器控制进行研究,设计出新型滑模电流观测器。为了减小抖振,以Sigmoid函数代替切换函数,引入模糊控制器以实现滑模增益的自适应更新,并对观测器的稳定性进行了证明。最后,利用MATLAB/Simulink软件搭建了仿真模型,通过仿真实验证实了其正确性和可行性。     

基于滑模观测器的永磁同步电机转子角度估算的研究

根据滑动控制基本原理,结合永磁同步电机的数学模型,推导了滑模状态观测器的数学原理,提出了一种基于滑模状态观测器的永磁同步电机的转子位置估算的方法,并对该种实现方式进行了试验验证。     

基于滑模观测器的无传感PMSM驱动控制系统的研究

为了研发一种可以取代传统有位置传感器的无传感器PMSM驱动控制系统,在分析滑模变结构控制理论(SMC)及永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上,建立起基于滑模观测器(SMO)的无传感PMSM矢量控制系统的数学模型,并搭建了采用id=0矢量控制策略的无传感PMSM矢量控制系统的仿真模型并进行仿真研究.结果表明,应用滑模...     

基于SMO的PMSM无位置传感器调速控制系统的设计

设计了基于滑模观测器（SMO）的永磁同步电机（PMSM）无位置传感器调速控制系统。通过MATLAB仿真实验分析,该系统能够很好的完成对转子位置和转速的估算,对提高系统可靠性及控制精度、降低系统复杂性及系统成本具有重要的现实意义。     

PMSM变结构MRAS无位置传感器控制研究

针对永磁同步电机低速无感运行时系统抖震以及估计转速不准确的问题,将变结构模型参考自适应观测器(SM-MRAS)应用到永磁同步电机无传感器控制中。开展了模型参考自适应观测器的基本原理分析,提出了用连续函数替代传统滑模变结构控制中的开关函数,给出了滑模面和自适应率的设计方法以及优化后的SM-MRAS转速辨识算法的框图,并对该算法的稳定性进行了严格的数学论证。在Matlab软件平台进行了仿真实验。研究结果表明,改进后的变结构模型参考自适应转速辨识算法有效消除了电机在低速时由于频繁开关而造成的系统震荡,避免了电机参数对算法的影响,在很宽的调速范围内都有良好的稳定性能。     

基于自适应观测器的复式永磁同步电机控制仿真

为了解决复式永磁同步电机(PMSM)的可靠运行及速度控制等问题.提出了一种基于自适应观测器的无传感器控制方案.利用Matlab这一工具搭建了复式永磁同步电机的自适应观测器的控制仿真模型,并对算法进行了分析验证,同时为了提高该系统的稳定性,对电机的电阻和磁链也进行了参数辨识.仿真运行的结果验证了自适应观测器作为复式水磁同...     

基于能量函数的永磁同步电机无速度传感器H∞控制

研究了基于能量函数的永磁同步电机无速度传感器H_∞控制问题。为有效控制电机转速,首先对无扰动条件下的永磁同步电机哈密顿模型进行整形,使转速达到期望值。然后,在存在扰动的条件下,设计了一种基于哈密顿函数的H_∞控制器。最后,采用基于哈密顿函数的扩张+反馈方法设计了一种观测器,对转子角速度进行测量,实现了无速度传感器整形+H_∞控制。仿真结果表明,基于观测器的整形+H_∞控制器能实现对角速度的高精度估计,可有效克服扰动,并较好地实现了对电机转速的控制功能。     

Implementation of a sliding-mode-based position sensorless drive for high-speed micro permanent-magnet synchronous motors

Due to issues such as limited space, it is difficult if it is not impossible to employ a position sensor in the drive control of high-speed micro PMSMs. In order to alleviate this problem, this paper analyzes and implements a simple and robust position sensorless field-oriented control method of high-speed micro PMSMs based on the sliding-mode observer. In particular, the angular position and velocity of the rotor of the high-speed micro PMSM are estimated using the sliding-mode observer. This observer is able to accurately estimate rotor position in the low speed region and guarantee fast convergence of the observer in the high speed region. The proposed position sensorless control method is suitable for electric dental handpiece motor drives where a wide speed range operation is essential. The proposed sensorless FOC method is implemented using a cost-effective 16-bit microcontroller and tested in a prototype electric dental handpiece motor. Several experiments are performed to verify the effectiveness of the proposed method.     

Design and performance analysis of an iterative flux sliding-mode observer for the sensorless control of PMSM drives

To improve the performance of permanent magnet synchronous motor (PMSM) drives, a sensorless control scheme based on a novel iterative flux sliding-mode observer (IFSMO) is proposed in this paper. Two major drawbacks of the conventional sliding-mode observer (SMO), namely, chattering phenomena and high-order harmonics, are discussed. These drawbacks affect the estimation accuracy of the SMO and reduce the control reliability of the system. To eliminate high-order harmonics, a flux SMO is designed by expanding the PMSM state equations with the PM flux. The flux SMO estimates the rotor speed and position using the flux linkage instead of back-EMF information. Moreover, to reduce the chattering in the estimation results, the proposed flux SMO is iteratively used in one current sampling period to adaptively adjust the observer gain. An overall PMSM sensorless control system based on the proposed IFSMO is designed, and an experimental platform using the TMS320F28335 digital signal processor (DSP) controller is built. The superior chattering reduction and harmonic suppression characteristics of the proposed IFSMO are experimentally validated, and the experimental results verify the feasibility of using the proposed IFSMO-based PMSM sensorless scheme in practical applications.     

带ESO的ANFTSMC控制PMSM的新型MPTC无传感器控制策略

针对电动汽车中永磁同步电机传统控制策略对电机控制性能差的问题,提出了一种新型的自适应非奇异快速终端滑模模型预测转矩控制策略.设计了新型自适应指数趋近率,用性质更佳的双曲正切函数tanh()替换传统的切换函数sgn(),并构造了带ESO扰动观测的新型ANFTSMC作为系统转速控制器,消弱了抖振,提高了系统鲁棒性.为实现调速系统的无传感器控制,构造了基于tanh(Fal)的ESO转速观测器.与传统基于Fal函数的ESO相比,观测误差较小,观测精度较高.同时,针对预测转矩控制策略,提出了新型的目标函数构造方法,避免了权重系数的设计,并对传统电压矢量选择方法进行了改进与优化,减少了算法的计算量,结合所设计的新型控制器可有效提高系统的快速性,增加算法的实用性.     

压缩机用永磁同步电机无传感器全速度运行策略研究

研究了一种适用于压缩机的永磁同步电机无传感器全速度范围运行工况的控制方案。该方案在电机启动及低速阶段采用I/F速度开环、电流闭环的控制策略,中高速阶段采用基于改进的模型参考自适应无传感器控制策略,并实现两者的无冲击切换。对该方案进行了仿真和实验分析验证,研究结果证明了该方案的有效性。     

电梯用永磁同步电机无速度传感器矢量控制研究

研究了一种基于模糊观测器的PMSM无速度传感器矢量控制系统,阐述了其控制原理,介绍了模型观测器设计。数字仿真试验验证了其控制系统性能良好,在0～4 000 r/min转速范围内能够得到较高的转子位置和速度估算精度。     

Sensorless sliding mode observer for a five-phase permanent magnet synchronous motor drive

This paper deals with the sensorless vector controlled five-phase permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive based on a sliding mode observer (SMO). The observer is designed considering the back electromotive force (EMF) of five-phase permanent magnet synchronous motor. The SMO structure and design are illustrated. Stability of the proposed observer is demonstrated using Lyapunov stability criteria. The proposed strategy is asymptotically stable in the context of Lyapunov theory. Simulated results on a five-phase PMSM drive are displayed to validate the feasibility and the effectiveness of the proposed control strategy.     

基于自适应全阶磁链观测器的直接转矩控制系统

基于模型参考自适应理论，采用自适应全阶磁链观测器观测定子磁链和辨识转速，并结合模糊控制，利用Matlab／Simulink构建了无速度传感器直接转矩控制系统。