基于MATLAB/Simulink的永磁同步电机矢量控制

分析了永磁同步电机的数学模型,系统采用励磁电流id=0的转子磁场定向矢量控制方法,实现永磁同步电机的解耦控制.并在MATLAB/Simulink环境下构建了永磁同步电机(PMSM)矢量控制仿真模型.其中位置调节器、速度调节器和电流调节器均采用常规PI控制算法,逆变器采用SPWM调制策略.仿真结果表明,该控制方法符合理论分析,具有良好的动态性能.     

永磁同步电机控制系统的电流滞环与电压空间矢量控制的仿真

通过对永磁同步电机（PMSM）数学模型的分析,在其以定子磁链为状态变量的状态空间表达式的基础上,验证了永磁同步电机定子磁链可观测．在Matlab／Simulink仿真环境下,分别搭建了电流滞环跟踪控制与电压空间矢量控制的仿真模型．通过分析仿真结果得到结论：电压空间矢量控制的磁链优于电流滞环跟踪控制,控制性能更好．     

永磁同步电机矢量控制系统研究

无论电机的转速高低和电机参数的大小，都可以通过计算交叉项得到准确的d、q轴电压给定值，从而准确地控制d、q轴电流,提高d、q轴电压控制精度.为此，根据永磁同步电机转子磁场定向的矢量控制理论，在分析传统控制方法存在问题的基础上，提出了一种在d、q轴电压控制方程式中引入交叉耦合项的改进的矢量控制方法,使控制系统在较宽的速度范围内能满足较高的速度控制精度要求，使永磁同步电机伺服系统可实现准确的位置、速度及转矩控制.利用所提出的控制方法，进行系统仿真研究，表明了所提出的控制策略的有效性.     

基于矩阵变换器的永磁同步电机矢量控制模型及仿真分析

根据交流电机矢量控制技术特点，将交-交矩阵变换器与永磁同步电机转子磁场定向控制技术相结合，采用电流滞环控制技术实现了基于矩阵式变换器的永磁同步电机的矢量控制．给出了根据矩阵变换器输入电压状态及永磁同步电机定子电流控制的开关状态模式．最后，利用MATLAB软件对系统模型进行了仿真验证，仿真结果表明，利用交-交矩阵变换器实现永磁同步电机矢量控制是有效可行的．同时也说明了采用电流跟踪控制技术实现交-交矩阵变换器的PWM调制，概念清楚、控制简单，不需要复杂的数学计算，有利于硬件电路设计和工程实现．     

数控凸轮磨削中三环控制系统设计

为验证数控凸轮磨削控制系统中三闭环的稳定性,根据矢量控制原理,将交流永磁同步电机（PMSM：Per-manent Magnet Synchronous Motor）等效为直流电机系统模型,并应用机理分析法对凸轮旋转轴（C轴）和砂轮进给轴（X轴）进行深入剖析。利用三环（电流环-速度环-位置环）由内而外逐步推导传递函数的方法,建立了整个凸轮轴磨削控制系统的数学模型,并进行了Matlab仿真。结果表明,建立的三环控制系统稳定,为进一步研究凸轮高精度磨削提供了理论基础。     

基于SMO的PMSM磁极位置检测技术

为构造低成本、高可靠性的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制系统,对基于滑模观测器(SMO)的PMSM磁极位置检测技术进行研究.基于滑模变结构和矢量控制理论设计了滑模观测器,用于估算电机的反电势,并构造了采用锁相环(PLL)结构的磁极位置检测单元.仿真和实验结果表明,所设计的观测器能较准确地估算电机反电势,但存在一定的高频抖振,而锁相环单元能在很大程度上减小高频分量对角度估算的影响,提出的方法能实现较高精度的磁极位置检测.     

基于前馈控制的交流伺服系统精确定位的研究

介绍了交流伺服电动机数学模型,叙述了伺服控制系统的设计原理和具体方法,在位置环、速度环和电流环的3环PI伺服控制系统的基础上,引进位置前馈控制来提高定位控制的性能,研究了前馈PI的控制方法.通过仿真进行了与普通伺服控制系统的对比,未加前馈控制跟踪误差较大,在位置环加前馈控制恒速段跟踪误差较小,但在加减速度段,误差成单调变化,在速度环上再加上前馈控制,位置跟踪误差会更接近于零.结果表明,引进前馈控制的PI交流伺服系统可以实现高精度位置控制,验证了前馈控制在指令信号跟踪性和抗干扰性方面的良好效果.     

基于EKF的永磁直线电机无位置传感器进给系统研究

永磁直线同步电机（PMLSM）要实现高性能矢量控制，需要知道精确的位置及速度反馈信号．提出了一种基于状态观测器的永磁直线同步电机无位置传感器控制系统，该系统采用扩展Kalman滤波器（EKF）算法对直线电机的位置和速度反馈信号进行估计．在EKF设计的基础上，构建了基于EKF的PMLSM无位置传感器进给系统．系统电流环采用PI控制，其输出用于产生空间矢量PWM电压源型逆变器的控制信号；速度环采用PI控制；由EKF产生位置及速度反馈信号估计值．仿真结果表明EKF能在宽的速度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进给系统具有良好的动态响应特性．     

基于SVPWM的永磁同步电机矢量控制系统的建模与仿真

在分析永磁同步电机(PMSM)数学模型和矢量控制(VC)原理的基础上,阐述了电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)的原理及算法,并在Matlab/Simulink环境下构建了基于SVPWM的PMSM磁场定向VC系统仿真模型.仿真结果表明,基于SVPWM的控制系统具有更好的控制性能,说明了该仿真模型的正确性和有效性.     

无速度传感器异步电机矢量控制研究

针对无速度传感器异步电机矢量控制系统,提出一种改进的磁链观测与速度估计方法．采用定子磁场定向控制的某些思路应用到转子磁场定向控制中,综合电压模型与电流模型的优缺点并通过推导得出磁链观测与速度估计的算法,并对影响系统鲁棒性的易变参数进行补偿和校正,然后对采用的PI自适应参数进行整定,以达到更好的估算效果,最后运用MATLAB进行仿真来验证推导结果的正确性以及实用性．     

永磁同步电机的极坐标系无位置传感器控制

利用极坐标系下的永磁同步电机(PMSM)模型,提出基于跟踪微分算法的极坐标系永磁同步电机转子状态观测方法.该观测方法采用跟踪微分算法对电流的极坐标分量进行处理,得到2个电流分量的微分,从电机模型中提取出转子位置信息和转速信息.通过理论分析表明,电机参数的变化对该观测方法所得结果的影响非常小.搭建了永磁同步电机矢量控制系统的实验平台,实验结果验证了该方法在电机稳态运行和转速波动的情况下都能够准确地估算出转子的位置和转速.     

永磁同步电机无传感器变结构矢量控制

针对电机控制中采用的PI调节器对电机参数变化及外加干扰时鲁棒差和无位置传感器控制实现困难等问题,在研究常规永磁同步电机矢量控制策略的基础上,将滑模变结构控制(VSSMC)和无迹卡尔曼滤波(UKF)引入该策略中,用VSSMC分别替代策略中速度PI控制器和2个PI电流控制器,同时利用UKF对电机定子直轴电流、交轴电流、负载转矩、转子位置和转速进行实时估计,提出了一种新颖的基于VSSMC和UKF的永磁同步电机无传感器矢量控制方案.仿真结果验证了新方案的正确性,所设计的VSSMC能有效调节转速和电流,其调节效果优于常规PI控制器,所设计的UKF观测器能准确估计系统状态,而且两者对系统参数摄动、外干扰、测量误差以及测量噪声都具有极强鲁棒性,系统的动、静态性能明显增强.     

参数自整定模糊PI控制系统的仿真与建模

论述了永磁同步电机(PMSM)系统的双闭环控制系统.为了观察模型的高效性和快速性,速度环采用模糊PI控制,电流环采用滞环电流控制.通过模糊控制规则,可以自动整定PI参数,从而提高了系统的动态响应,消除了系统的稳态误差.仿真结果表明:该方法响应快、无超调、鲁棒性强,较传统PI控制具有更好的动、静态特性.     

基于电压前馈解耦的地铁永磁同步电机矢量控制研究

针对传统矢量控制系统中电流环使用PI调节器忽略交直轴电流耦合的问题,采用以d-q轴反馈电流和反馈速度为输入的电压前馈解耦单元,并将经过d-q轴电流调节器的输出作为补偿电压,与电压前馈解耦单元构成复合控制系统。在MATLAB/SIMULINK仿真软件下,搭建永磁同步电机矢量控制系统和电压前馈解耦模型,仿真分析在地铁牵引、惰行、制动3种工况下有负载扰动时的运行情况。仿真结果表明:与传统PI控制器相比,基于电压前馈解耦的PI控制器能使系统具有更好的动态性能。     

内埋式永磁电机低速和静止时的无位置传感器控制

首先将内埋式永磁电机的数学模型转化为一种表贴式永磁电机模型的等效形式,在此基础上提出了一种静止和低速时的位置观测器。此方法采用高频的旋转矢量电压注入到电机的定子绕组中,通过对高频电流建立模型参考自适应的模型进行位置跟踪,从而取代通过电流滤波方法跟踪位置,该方法可以有效的区分正D轴和负D轴的位置。最后建立了此算法的仿真模型,仿真结果验证了方法的有效性。     

基于高频注入的永磁同步电机无传感器控制研究

永磁同步电机处于低速运行状态时,由于其有效信号信噪比较低,转速以及转子的位置检测出现问题,提出了高频注入的永磁同步电机(PMSM)无传感器的控制方法。通过连续不断的高频信号注入,使PMSM具有凸极性,使转子的速度与位置无传感器的自检测得以实施。在Matlab/Simulink工作平台上搭建速度控制模块、转子位置跟踪观测模块以及其他功能模块进行仿真。仿真结果验证了控制方法的可行性。     

永磁同步电机无位置传感器宽转速范围自抗扰控制研究

为克服永磁同步电机在运行过程中受负载转矩扰动和电机参数变化的影响，提高永磁同步电机在无位置传感器条件下的抗干扰能力，提出了一种宽转速范围自抗扰动控制策略.首先，设计了一种滑模位置观测器，结合电压闭环弱磁扩速，实现了永磁同步电机在无位置传感器条件下的宽转速范围运行.其次，通过合理配置龙贝格观测器极点，在线估算负载转矩变化，在宽转速范围采用电流前馈补偿负载转矩扰动.接着利用内模控制整定电流环PI控制器参数，采用带遗忘因子递推最小二乘算法，设计了一种根据不同工况下切换的多电机参数分步辨识算法，解决了辨识方程数少于待辨参数的“欠秩”问题，进而实现电流控制器跟随电机参数自适应调节.仿真结果表明，所提出的控制策略能够实现无位置传感器宽转速范围对外部负载转矩扰动和电机参数变化的自抗干扰控制.     

永磁同步电动机无传感器控制的滑模观测器

提出了一种表面式永磁同步电机无传感器矢量控制自适应滑模观测器.该观测器可以准确估计d、q轴电流,避免了由于转子位置估计带来的时延影响.在保证反电势、电流矢量估计值与各自实际值具有相同延迟角前提下,将估计坐标系下的d、q轴电流反馈给PI控制器产生正确的电压参考信号.采用未经校正的估计转子位置信号完成观测器内的坐标变换，同时采用具有相同时间常数的低通滤波器对估计反电势和电流矢量进行滤波，在此基础上利用估计反电势及其微分实现转子速度与位置估算.仿真结果证实了控制方法的可行性和正确性.     

基于PM RSM模型解耦的电流控制器性能研究

永磁同步磁阻电机(PM RSM)是一个多变量、非线性、强耦合的控制对象,即使在同步坐标系下对电机的磁场电流和转矩电流进行解耦,也无法实现d轴电压直接控制d轴电流,q轴电压直接控制q轴电流.通过在电机中添加控制模块,把速度电压和互感项去掉,将交直轴分量的控制转化成两个独立通道的控制系统,实现电机本体解耦,并在此基础上,设计一种电流控制器,应用于PMRSM的电流控制中.仿真结果表明,该电流控制器具有较好的鲁棒性和动态响应性能.     

基于场路耦合法的永磁同步电机数字控制系统设计和分析

针对电机控制系统中电机与控制器相互耦合对系统设计精度带来的影响，提出了一种永磁电机控制系统设计新方法，该方法基于永磁同步电机（PMSM）数学模型，建立完整的电机三维电磁场分析模型和基于转子磁场定向控制策略的控制系统模型，通过场路耦合法进行协同仿真分析，仿真结果可精确反映永磁同步电机与控制系统的相互耦合特性，同时转矩和转速良好的动、静态响应可满足控制系统高性能的要求.进而建立了与仿真系统完全对应的永磁同步电机实验系统，实验结果与仿真结果完全吻合，表明该设计分析方法的正确性，为实际永磁电机系统的设计分析提供了实施途径.