改进内置式永磁同步电机的无位置控制方法北大核心

为了提高内置式永磁同步电机无位置控制下传统滑模观测器在中高速运行过程中的动态性能,提出了一套基于定子电阻辨识的超螺旋滑模观测器。针对滑模控制本身存在的抖振问题,在内置式永磁同步电机的模型下设计了超螺旋滑膜观测器,推导了新的切换函数引入到观测器中,能够进一步地削弱抖振,减小超调,提高了系统的抗干扰能力;为了提高电机在不同环境下的稳定性,在此基础上对电机定子电阻进行在线辨识,降低了在电机运行过程中定子电阻阻值随温度升高而发生变化所造成的精度误差。实验结果验证了该套无位置传感器系统能够减小抖振、提高控制精度,具有较好的稳定性和动态性能。     

基于二阶滑模算法的永磁同步电机直接转矩控制研究

针对传统永磁同步电机直接转矩控制中存在转矩以及磁链脉动较大,开关频率不恒定以及电机在处于低速时,电压磁链估算存在误差比较大等缺点,提出了一种基于二阶滑模的方法来对永磁同步电机的直接转矩控制进行优化。该方法利用SVPWM空间电压矢量脉宽调制技术取代滞环控制以及传统的开关表,同时在转矩以及磁链的调节中引入二阶滑模控制器代替传统直接转矩控制中的PI调节器来减少磁链以及转矩误差造成的影响,加强转矩和磁链在控制上的精度,抑制转矩以及磁链的脉动。仿真结果显示与传统的直接转矩相比较,新的控制方法可以有效的降低磁链和转矩脉动,提高系统的鲁棒性,改善系统动态性能。     

IPMSM自适应超螺旋滑模永磁磁链观测器设计与研究

针对传统滑模磁链观测器(SMO)观测内置式永磁同步电机磁链容易受参数变化而出现观测误差的问题,以定子电流作为状态方程,构建一种自适应超螺旋滑模观测器(STA-SMO)。通过滑模等值理论对永磁磁链进行重构,实现永磁磁链的在线辨识,通过Lyapunov函数推导出定子电阻自适应律。结果表明：所设计的自适应STA-SMO相较于传统SMO,克服了电阻参数变化对磁链观测的影响,有效抑制了抖振,提高了辨识精度。     

基于EKF的PMSM失磁故障在线诊断方法

针对永磁同步电机(PMSM)永磁体失磁故障发生时磁链信号不稳定导致难以诊断的问题，提出基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的PMSM失磁故障在线诊断方法。构建能够在线识别并动态矫正磁链的EKF方法，该方法可以根据自适应PMSM模型跟踪永磁体磁链信号的真实状态，并且不易受电机参数的影响。同时经过辨识的永磁磁链经过故障检测模块，计算磁链的变化量，判断永磁电机是否发生失磁故障。仿真结果证明：失磁故障检测模块通过分析经扩展卡尔曼滤波动态矫正的永磁磁链，可以在0.1 s内实现高效的故障诊断。     

工业机器人转臂电机无权重系数预测转矩控制研究

为实现工业机器人转臂用永磁同步电机的预测转矩控制,并避免使用权重系数,提出了一种简单的顺序模型预测转矩控制方法。该方法从逆变器的8个电压矢量中选择2个使转矩误差最小的电压矢量,再从这2个电压矢量中选择一个使磁链误差最小的电压矢量作为最优矢量,并将该矢量作用于逆变器,从而实现永磁同步电机的无权重系数预测转矩控制。所提方法不仅避免了设计权重系数,而且提高了转矩和磁链的控制精度。仿真和实验结果均验证了该方法的有效性。     

基于LESO的永磁伺服系统无模型无差拍电流预测控制

受工况及运行环境的影响,永磁同步电机的参数会在运行过程中发生一定程度的变化。为解决电机参数变化导致的模型失配问题和数字控制系统中的一拍延迟问题,将无差拍电流预测控制与无模型控制结合。针对传统无模型控制中扰动估计的复杂和耗时问题,引入线性扩张状态观测器对系统扰动进行估计并进行前馈补偿。将基于传统PI控制的永磁伺服系统模型与文中所提模型进行仿真对比实验,仿真结果证明文中所提方法改善了永磁同步电机控制系统的动态响应性能且具有更强的鲁棒性。     

一种永磁同步电机模型失配容错控制算法

针对高精度永磁同步电机驱动系统因转动惯量、摩擦系数与磁链参数失配造成其控制精度和稳定性降低的问题,提出了一种基于有限时间收敛扩张状态观测器的无模型滑模容错控制方法。首先,建立了考虑内外不确定性的永磁同步电机转速环超局部模型,并设计了无模型全局积分终端滑模控制器;其次,设计了有限时间收敛扩张状态观测器来降低模型失配带来的影响;最后,通过与其他方法的仿真和实验对比,验证了所提方法能够在不获取精确模型的情况下实现了对多种模型失配与外部扰动工况的容错控制,并提高了电机的控制精度。     

永磁同步电机无位置传感器混合控制策略

针对内置式永磁同步电机无位置传感器控制系统零速低速运行时有用信号信噪比低,电机的反电势小;中高速运行时电机转子会产生明显的磁链或者反电动势,进而导致难以提取转子的位置及速度信息的问题,提出了一种高频信号注入法与自适应状态观测器相结合的混合观测控制策略。首先,在电机零速低速运行时注入高频电压信号,转子位置误差信号通过对高频电流幅值的处理来获取;其次,在电机中高速运行时提出一种改进的基于电流自适应状态观测器的转子位置及速度估测策略;最后,将上述两种策略相结合,对所得到的位置误差信号进行归一化处理,以加权的方式对归一化后所得到的位置误差信号进行计算,从而得到转子的位置和转速信息。仿真和实验结果表明了该策略具有良好的稳定性和动态性能。     

基于改进STO的IPMSM退磁故障模型预测MTPA容错控制

针对内嵌式永磁同步电机发生退磁故障时系统模型和参数发生改变,控制器控制性能严重下降的问题,提出基于改进STO的退磁故障模型预测MTPA容错控制策略。首先针对电机发生退磁故障,分析模型参数变化,重新构建故障模型,并且求解了考虑故障状态的MTPA曲线。然后针对模型预测控制对参数变化的敏感性问题,构建改进的STO观测器,对永磁体磁链在线识别。最后设计电流模型预测控制器,对退磁故障的IPMSM进行容错控制。通过实验对比,构建的观测器对退磁故障情况的永磁体磁链有更好的观测性能,并且容错控制策略也更优秀。     

基于扩展电压矢量的永磁同步电机模型预测转矩控制

基于永磁同步电机直接转矩控制方法电压矢量选择区域,结合不同幅值和相位的电压矢量变化时对磁链和转矩的影响规律,在电压矢量的4个选择区域扩展多个电压矢量。同时根据不同转矩磁链增减要求,选择合适的电压矢量组。最后使用可变权重系数的模型预测控制选择最优矢量。仿真结果表明:通过使用扩展的电压矢量,PMSM直接转矩控制运行良好,磁链和转矩控制均符合要求,转矩波动较小,转速曲线响应迅速且波动较小,定子磁链为理想圆。     

一种新型的永磁同步电机电流预测控制方法

针对永磁同步电机控制系统中因参数误差引起系统性能下降的问题,提出一种基于参数辨识的永磁同步电机鲁棒电流预测控制法。通过引入鲁棒电流预测法来提高系统对电感参数的敏感度,但在电机实际运转中,电机电感参数误差主要影响直轴电流响应,而电机磁链参数误差主要影响交轴电流响应,同时电机磁链参数在恒加速过程中对电流稳态值影响较大,甚至会导致电流环的给定与反馈之间出现静差。在鲁棒电流预测控制基础上进一步提高电流控制系统的性能,采用递推最小二乘法,将电机模型中的电感、电阻和磁链3个参数拆分成两部分分别进行在线辨识,以减小辨识算法的复杂度以及对处理器性能的依赖。仿真和实验结果表明:该电流预测控制方法在保证系统稳定的前提下进一步提高电流控制系统的精度。     

基于模糊算法的双三相PMSM无传感器控制

针对现有高速情况下双三相永磁同步电机无传感器控制精度低,增益值固定的问题,提出一种提高精度同时可变换增益值的基于模糊离散型超螺旋滑模观测器。首先,对双三相永磁同步电机的数学模型与电流方程进行分析;其次,结合电流方程与超螺旋算法构建超螺旋滑模观测器并利用反向差分离散法进行离散化,同时加入模糊控制得到变换增益值,解决了超螺旋滑模观测器受固定增益值限制无法兼具收敛速度快和观测误差小的问题;最后,在MATLAB环境下搭建了仿真模型对所提算法进行验证,仿真结果表明了新型观测器精度高的同时也能够改变增益值从而快速收敛。     

IPMSM全速域无位置传感器控制策略

为了实现内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器系统全速域运行,提出一种改进型IPMSM复合控制策略。首先,在零低速域选用高频旋转电压注入法实现对电机转速和转子位置的估计;其次,在中高速域,为了削弱传统滑模观测器中开关函数造成的系统抖振问题,构造新型超螺旋滑模观测器,提高系统的观测精度;最后,引入差分进化算法优化过渡速域权重系数,实现不同观测方法间的合理切换,完成全速域下转子位置和转速的高精度辨识。研究结果表明,所提算法能够实现电机全速域运行,且具有良好的动态性能。     

基于超局部模型的永磁同步电机预测控制

针对工况变化时永磁同步电机参数随之变化引起的传统有限集模型预测电流控制性能下降的问题，提出了一种采用自适应径向基函数神经网络观测器的超局部模型预测控制方法。首先基于超局部模型，建立无电机参数的永磁同步电机模型；其次，设计自适应径向基函数神经网络观测器去逼近所建立的模型中的未知部分，通过李雅普诺夫稳定性定理进行了稳定性分析；最后，对两种方法进行实验比较，结果表明所提出的方法具有更好的动态和稳态性能。     

基于永磁同步电机的飞机舵机电动负载模拟器设计

针对飞机舵机电动负载模拟器存在工作性能差的问题,提出了基于永磁同步电机的复合控制策略。该方法在负载模拟器数学模型中引入力矩速度反馈环节,再结合模糊积分滑模控制与扰动观测器对永磁同步电机调速控制器进行设计。MATLAB/Simulink仿真结果表明,该方法不仅提高了负载模拟器的加载精度、响应速度,而且能够保证系统的稳定性和鲁棒性。     

永磁同步电机优化模型预测双转矩控制

针对永磁同步电机模型预测转矩控制计算量大、权重系数难以确定和转矩脉动大的问题,提出优化模型预测双转矩控制方法。该方法用有功转矩和无功转矩双转矩代替磁链和转矩的代价函数,从而简化系统结构。构建具有预测-校正功能的补偿函数,对补偿函数进行校正,降低延时问题产生的影响。在此基础上,加入扇区判断环节,将待选电压从8个减为3个,大大减少计算量。仿真结果表明:优化模型预测双转矩控制方法转矩脉动更低、计算量更小、动态响应更快。     

基于改进樽海鞘群算法的电流控制器参数整定

为提高永磁同步电机(permanent magnetic synchronous machine, PMSM)控制的稳定性、准确性和响应速度，提出了一种基于扩张状态观测器的永磁同步电机无模型电流控制方法(model-free predictive current control, MFPCC)。根据电流环数学模型归纳出超局部模型，并利用扩张状态观测器(extended state observer, ESO)估计系统总扰动。采用改进的樽海鞘群算法(salp swarm algorithm, SSA)整定ESO参数，通过黄金正弦算法更新领导者位置，提高SSA的全局搜索能力。仿真结果表明，采用改进的樽海鞘群算法优化参数的无模型控制，能有效地抑制扰动，使永磁同步电机具有较强的抗干扰能力，同时提高了系统的动态性能。     

永磁同步电机无传感器控制及在线参数辨识

针对传统永磁同步电机闭环控制系统存在体积大、成本高、可靠性低等缺点,提出了一种无转速传感器的闭环控制系统和电机参数在线辨识方法。在建立永磁同步电机两相静止坐标系模型的基础上,设计滑膜电流观测器估算电机的位置和角速度;考虑到电机运行过程中内部环境变化会导致电机参数变化,又设计了一种基于遗传算法的电机参数在线辨识。仿真结果表明:该组合系统能快速、准确地预估出电机的位置角度和转速,并对电机的定子电阻和电感有较高的辨识精度。能够满足永磁同步电机无传感器控制的需求。     

一种新型滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

针对永磁电机无位置传感器控制中存在的电机转速和位置估算误差较大的问题,在分析传统滑模观测器的基础上,设计了一种新型的二阶滑模观测器。将混合非奇异终端滑模面应用到传统的线性滑模面上,避免了因使用低通滤波引起相位滞后的问题。同时设计了控制律,利用Lyapunov方法证明了所设计滑模观测器的稳定性,结合锁相功能的转子位置与速度跟踪算法,有效地解决了传统滑模观测器中存在的"抖振"问题。仿真分析和试验结果表明:设计的新型滑模观测器使得永磁同步电机的转速和转子位置估计值更加准确。     

全速度域永磁同步电主轴无传感器控制策略北大核心

为解决目前无传感器控制在永磁同步电主轴上的局限性,设计了一种脉振高频电压注入法和模型参考自适应法(MRAS)相结合的复合观测器。在低速段采用脉振高频电压注入法,中高速段采用模型参考自适应法,并在过渡区间内设计出新的切换方法以此来满足低速段向中高速段的平滑过渡,从而实现永磁同步电主轴全速度范围无传感器控制。系统在10 N阶跃负载的冲击下,转子位置误差仅为0.004 rad/s,调整时间仅为0.2 s。仿真实验结果表明,所设计的复合观测器在全速度范围内追踪精度高,动态响应速度快,鲁棒性强,从而提高了永磁同步电主轴的动态性能及稳定性。