新型磁链观测器在矢量控制系统的应用

本文介绍了一种改进的定子磁链观测方法,并在此基础上设计了转速估算器。磁链观测器和速度估算器结合起来应用于无速度传感器的矢量控制系统。通过Matlab仿真试验,得到转速、转矩、定子电流及其磁链等的仿真波形。仿真结果验证了该控制方法具有较好的动态响应和较强的鲁棒性。     

开关磁阻电机调速控制策略的仿真研究

针对开关磁阻电机调速系统这一非线性控制系统,提出了采用模糊控制理论与常规PID调节器相结合而构建的模糊-PID双模复合控制策略,着重介绍双模复合控制器的设计原理和方法,并将该控制器应用于开关磁阻电机控制系统的速度控制中。理论分析与仿真实验结果表明,该控制方法较常规PID控制及单纯的模糊控制器具有更好的控制性能,极大地提高了开关磁阻电机调速系统的响应速度、动静态性能,增强系统的鲁棒性和抗干扰能力。     

基于磁链和转速观测的无速度传感器DTC系统

介绍了一种改进的电压型磁链观测方法。设计了速度估计器．速度估计器与磁链观测器结合起来应用于无速度传感器的直接转矩控制。仿真结果显示具有较好的转矩、速度特性和鲁棒性。     

基于MRAS矢量控制系统的速度估算

应用模型参考自适应方法，对无速度传感器矢量控制系统的转换估计进行研究，提出了一种以电机的瞬时无功作为辅助变量，鲁棒性良好的新型MRAS速度估计方案。仿真实验表明，应用这种估计算法计算量小，收敛速度快，速度估计精确。     

Rotor Chopper Control for Induction Motor Drive: TRC Strategy

A solid-state induction motor speed regulating scheme using a rotor chopper-controlled external resistor is investigated. This control scheme provides continuous and contactless variation of rotor resistance and thereby eliminates the undesirable features of the conventional rotor resistance control method. A thorough analysis of the steady-state performance of the system is presented. Both dc and ac circuit models are derived to describe the performance characteristics when the chopper operates under the time-ratio control (TRC) strategy. Effects of machine parameters on performance characteristics are studied. Theoretical results from the model are verified by comparison with experimental results. The torque?speed characteristic of this speed control system is essentially linear for a particular time ratio.     

基于新型磁链观测模型的矢量控制系统研究

在异步电动机数学模型的基础上,介绍了一种改进的定子磁链观测方法,并在此基础上设计了转速估算器.磁链观测器和速度估算器结合起来应用于无速度传感器的矢量控制系统.通过Matlab仿真试验,得到转速、转矩、定子电流及其磁链等的仿真波形.仿真结果验证了该控制方法具有较好的动态响应和较强的鲁棒性.     

基于自校正的伺服系统速度控制器

为了提高永磁同步电机伺服系统的速度控制性能,提出一种基于自校正的永磁同步电机速度环控制器.自校正控制通过采样系统输入输出信息,运用最小二乘法辨识系统参数,然后根据参数辨识的结果自动校正控制器的参数,保证被控系统达到预期的性能指标.实验结果表明:该控制器与传统的固定PID)控制相比,转速稳态误差和超调量减小,转速也更为平稳,在伺服系统参数发生变化时仍能保持良好的控制性能.     

基于预测模糊PI的异步电机控制

采用矢量控制的交流变频调速系统可获得与直流调速系统相媲美的静动态性能.就传统的交流调速PI控制的不足,将预测模糊控制引入到交流调速系统中,并就灰色预测方法提出了一种计算简便的预测控制方法.通过仿真结果表明,此方法较传统的PI控制有更好的动、静态性能和鲁棒性,具有一定的应用前景.     

应用于变频空调系统的无速度传感器矢量控制研究

针对变频空调恒压频比控制时存在压缩电机低速范围转速波动大的问题,采用无速度传感器矢量控制方法,通过转速估计获得实时速度信号进行闭环控制,以减小压缩机的转速波动。为提高磁链舰测的准确性,对转子磁链观测电压模型进行了改进,并构建了系统仿真模型。仿真结果表明该控制系统具有良好的静、动态性能,满足压缩机低速运行要求。     

低通滤波器观测定子磁链对DTC性能改善研究

对传统的直接转矩控制产生的低速时磁链观测不准确对系统的性能影响进行了详细分析。研究了一种在低速下用基于电压模型的异步电机定子磁链观测的低通滤波器设计,该方法通过检测电机定子电流在低速下对滤波器截止频率进行动态调整和补偿,给出了原理框图和实现方法。利用Matlab/Simulink对探讨改进后的系统进行了仿真。仿真结果表明低速性能得到了提高。     

电动汽车用感应电机最小损耗Hamilton控制

针对电动汽车电驱动系统的非线性特点,采用端口受控Hamilton系统理论研究了考虑铁损的电动汽车用感应电动机系统的最小损耗控制问题.首先,根据基于损耗模型的感应电机能量优化控制策略得到系统稳态时的优化结果,然后在这一稳态目标下,利用系统的互联和阻尼配置以及能量成形对考虑铁损的感应电机进行Hamilton控制,最后通过仿真实验,验证了在相同的稳态目标下,采用本文的控制算法可使得电机能量损耗明显降低,同时本文采用的控制策略与基于矢量控制的优化控制策略相比,具有收敛速度快、转速波动小等优点,为高性能要求的电动汽车电驱动系统高效运行提供了新的途径.     

Robustness enhancement of DC drives with a smooth optimalsliding-mode control

A quantitative analysis of the robustness of a DC drive system under sliding-mode control is presented. Analytic solutions in the time domain of the drive transient speed deviation and its maximum value due to a step load application are obtained. The new design approach developed here for the third-order optimal sliding-mode control system effectively enhances the system robustness against external disturbance. The differences in design concept between the new robust design and the classical control approach are highlighted. The fast response speed and robust performance of the drive system are both achievable by the new design method without the necessity of compromise. Digital simulations verify the design and results. Practical system implementation based on a low-cost 16 bit CHMOS microcontroller are briefly addressed     

基于终端滑模控制的移动机器人轨迹跟踪

针对移动机器人受到外部不规则扰动时易出现速度和位姿误差跳变的问题,提出了一种基于扰动观测器的动态终端滑模控制方法。结合运动学模型,利用李雅普诺夫法设计虚拟控制器,进一步设计非奇异动态终端滑模轨迹跟踪控制器。为减小外部扰动对系统的影响,设计非线性扰动观测器对控制器进行扰动补偿。最后,将本文所提方法与自适应滑模控制方法进行仿真比较。结果显示,在第15 s扰动发生阶跃变化时,自适应滑模控制方法的线速度和角速度分别发生1.4 m/s和1.24 rad/s的跳变,而本文所提方法速度跳变幅度小于自适应滑模控制方法的1/10。仿真结果表明,本文所提方法可有效地抑制扰动对系统的影响,减小移动机器人速度和位姿误差的跳变幅度。     

超高速开关磁阻电动机设计

开关磁阻电机结构简单坚固,转子上无永磁体和绕组,特别适合超高速运行。针对超高速电机的运行特点,对超高速开关磁阻电机的多物理场一体化设计方法进行探讨,研制了一台6/2结构超高速开关磁阻样机,样机最高转速为130 000 r/min,功率为1 kW。为提高样机的起动转矩,改进了样机的转子结构,并基于有限元法对样机的电磁性能和动力学性能进行优化。采用自主开发的具有角度控制功能的开关磁阻电机专用集成电路SR3P10K07A作为控制系统的控制核心。最后对样机进行了实验,实验结果表明本文采用的设计方法、转子结构和专用芯片是可行和有效的。     

无速度传感器变结构直接转矩控制系统的研究

从通用变频器产品开发的角度出发,提出了一种基于变结构控制理论的无速度传感器直接转矩控制系统方案。磁链与转矩的控制策略算法简单、不需要转速信息、鲁棒性强;输出电压采用空间矢量脉宽调制方式,有效地抑制被控制变量的脉动;基于模型参考自适应方法实现无速度传感器的转速检测;通过死区时间补偿环节进一步提高低速运行特性。开发完成变频器样机,获得了较为理想的实验结果,验证了系统设计方案的可行性。     

Two-degree-of-freedom robust speed controller for high-performancerolling mill drives

A scheme is presented for the speed control of rolling mill drives. The proposed speed controller is based on a two-degree-of-freedom (TDF) structure and uses an observer-based state feedback compensator for the major control loop. The control method yields a robust system with respect to system uncertainties and modeling errors and is very effective for vibration suppression. Experimental verification was carried out on a prototype rolling mill minimodel system. The experimental drive system has a three-mass-model structure (motor-gear-load) connected by low stiffness shafts. The mechanical resonances and the inertia ratios between the motor, gear, and load are comparable to those of an actual rolling mill system (resonant frequencies are at 17.4 Hz and 51.3 Hz). The proposed scheme was compared to the conventional PI controller and the performance of each scheme is presented. A high closed loop speed bandwidth was obtained with the proposed TDF speed controller     

感应电动机交-交变频调速系统的双内模控制研究

基于先进的内模控制理论,提出了一种双内模控制结构,将内模控制拓展应用到多环控制的感应电动机交-交变频调速系统的外环;仿照调速系统调节器的工程设计方法,提出了基于内模控制原理的调速系统调节器设计原则,并进行了调节器设计.所设计的电流调节器为PI结构、磁链和转速调节器为PI或PID结构,但都只有一个可调参数,结构简单,参数调整方便.仿真实验表明,采用内模控制后,系统的输出动态性能优于工程设计方法设计的动态性能.     

永磁同步电动机参考模型逆线性二次型最优电流控制调速系统

提出永磁同步电动机参考模型逆线性二次型(MR-I LQ)最优电流控制调速系统的结构、数学模型，设计最优电流控制调速系统的控制器，分析系统的稳定性和跟踪性能。绘制了MR-ILQ最优电流控制系统的根轨迹，给出保证系统电流控制最优性的增益调整参数的条件和保证系统实现电流准确跟踪的误差调整补偿器的取值规律。以内埋式永磁同步电动机为例。对系统进行了仿真研究，结果表明：系统对参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性，可以实现高精度的电流控制和速度控制；MR-ILQ最优电流控制调速系统的鲁棒性远远优于比例积分PI电流控制调速系统；给出的MR-ILQ最优电流控制增益调整参数和误差调整补偿器的理论确定方法与仿真试验相吻合。     

基于EKF的永磁同步电动机无位置传感器控制研究

提出了一种基于扩展Kalman滤波器(EKF)的永磁同步电机无位置传感器控制系统.利用易于检测的电机端电压和端电流,采用EKF算法实时估计电机的转速和磁极位置,得到矢量控制系统反馈信号和矢量变换角度.转速和电流控制器均采用PI控制,转速控制器输出作为电流控制器的参考信号,电流控制器产生SPWM逆变器的控制信号.仿真和实验结果表明EKF能在宽的转速范围内对系统的状态做出精确稳定的估计,基于EKF的永磁直线电机无位置传感器驱动系统具有良好的动态响应特性.     

混合励磁同步电机驱动系统弱磁控制

针对混合励磁同步电机低速大转矩及宽调速的特点,提出一种基于空间电压矢量算法的弱磁调速控制方法.该控制方法在速度分区控制的基础上,在高速区,采用保持q轴反电势不变的铜耗最小控制策略,对电枢电流与励磁电流进行优化配置.搭建该电机驱动系统的仿真模型,对无电流弱磁、励磁电流弱磁、d轴电流与励磁电流共同弱磁3种不同电流控制模式下的调速效果进行分析;构建该电机驱动控制系统的实验平台,通过实验得到该电机的启动电流波形与稳态电流波形,对所提出的算法进行验证.仿真和实验结果表明,在铜耗最小控制条件下,采用d轴电流与励磁电流共同弱磁的混合励磁同步电机驱动系统比单纯采用励磁电流弱磁或无电流弱磁的驱动系统具有更宽的调速范围.