Robust Control of Permanent Magnet Synchronous Motors

In this paper, permanent magnet synchronous motors (PMSMs) are investigated. According to the feature of PMSMs, a novel state equation of PMSMs is obtained by choosing suitable state variables. Based on the state equation, robust controllers are designed via interval matrix and PI control idea. In terms of bilinear matrix inequations, sufficient conditions for the existence of the robust controller are derived. In order to reduce the conservation and the dependence on parameter, the control inputs of PMSMs are divided into two parts, a feedforward control input and a feedback control input, and relevant sufficient conditions for the existence of the controller are obtained. Because of the suitable choice of state variables, the proposed control strategies can cope with the load uncertainty and have robustness for disturbance. Finally, simulations are carried out via Matlab/Simulink soft to verify the effectiveness of the proposed control strategies. The performance of the proposed control strategies are demonstrated by the simulation results.      

基于两自由度PID-准谐振控制器的永磁同步电机转矩脉动抑制方法

由于功率变换器死区、磁链谐波等非线性因素的存在,导致电机相电流中含有大量高次谐波,因而电流与磁链共同作用后产生的电磁转矩中也含有各种阶次的谐波,这使得转矩呈现出一种周期性的波动特性,称为转矩脉动.为解决这一问题,分析了转矩脉动产生的原因,为消除引起转矩脉动的谐波电流提出一种PI控制器与准谐振控制器相并联的控制结构.然而...     

永磁同步电动机中混沌运动的部分解耦控制

永磁同步电动机在参数处于特定区域时存在混沌现象,混沌的存在将使电机的性能变差,因此要设法消除其混沌运动.电机中混沌的现有控制方法的控制目标只能为周期点或平衡点,不能满足实际需要.为了解决这个问题,设计了基于非线性反馈的永磁同步电动机中混沌现象的部分解耦控制.该方法以直轴和交轴电压为控制变量,通过电机状态的非线性反馈将直轴和交轴电流方程中的耦合项解耦,同时使得直轴和交轴电流可以跟踪设定值.这种控制方式的结果是使系统具有唯一稳定平衡点,而这个平衡点的位置可以根据实际要求设置为任意点.在任意时刻对处于混沌状态的永磁同步电动机进行部分解耦控制,受控系统将稳定于设定平衡点,从而实现混沌的控制.文中分析了控制参数与系统响应快速性之间的关系,为参数选择提供了指导.仿真结果表明了理论分析的正确性和该控制方法的有效性.     

PMSM的H_∞鲁棒跟踪控制器的设计

由于永磁同步电机(PMSM)所具有的非线性、强耦合、高时变等特点,传统的经典控制方法对永磁同步电机很难取得很好的控制效果,且鲁棒性较差。这一问题随着鲁棒控制理论的出现,得到了较好的解决。该文提出了一种基于H∞控制理论所设计的鲁棒控制器,能够对控制系统参数的变化和外界扰动进行有效的控制,并较好地抑制其对系统的动态性能的影响。仿真结果表明了本文方法的有效性。     

基于双模态自适应小波粒子群的永磁同步电机多参数识别与温度监测方法

提出了一种双模态自适应小波粒子群（Binary-modal adaptive wavelet particle swarm optimization,BAWPSO）的永磁同步电机（Permanent magnet synchronous motor,PMSM）多参数识别与温度监测方法.为了提高算法动态寻优性能,群体被划分为正向学习和反向学习两种模态;对处于不同模态的粒子分别采用正向学习策略与反向学习策略协同求解,扩大了解的搜索空间;同时对粒子个体极值采用自适应小波算子增强学习以提高收敛精度.永磁同步电机参数辨识结果表明所 提方法能够有效地辨识电机电阻,dq轴电感与转子磁链等参数,且能有效追踪系统参数变化值.在辨识出电机定子绕阻值后,根据金属阻值与温度之间的线性 原理间接计算定转子温度,从而实现永磁同步电机系统温度在线监测.     

基于模糊滑模控制器和两级滤波观测器的永磁 同步电机无位置传感器混合控制

针对传统带有滑模观测器的永磁同步电机控制系统中的转矩脉动大、抖振明显、反电动势估计精度差等问题,在速度环提出了基于双曲正弦函数的新型趋近率,结合模糊控制思想对趋近率参数实现自整定,设计了一种基于新型趋近率的模糊积分滑模速度环控制器;同时,在滑模观测器中提出基于变截止频率低通滤波器和修正反电动势观测器的两级滤波结构来抑制反电动势中的高频分量和纹波分量,并对转子位置进行合理补偿,设计了两级滤波滑模观测器;通过Lyapunov判据对本文提出的控制策略的稳定性进行了推导证明.仿真结果表明,与传统滑模观测器相比,本文控制器可使电机在启动和受到外部扰动时系统响应良好.     

基于神经网络的PMSM自适应滑模控制

结合滑模控制和神经网络各自的优点,对永磁同步电机(PMSM)提出了一种基于神经网络的PMSM自适应滑模控制方案.首先设计了带积分操作的滑模变结构位置控制器,通过递归神经网络的在线学习来实时估计系统参数变化和外部负载扰动等不确定性的界限,减小滑模控制器的控制量.进而,在滑模控制器中又引入饱和函数取代符号函数,进一步减弱"抖振"现象.理论分析和实验仿真对比研究的结果表明所提出方法具有优越的动态性能和鲁棒性.     

基于DSP的永磁同步电机矢量控制系统设计

永磁同步电机具有其他电机无可比拟的优点,如转矩密度高、运行效率高等.首先对永磁同步电机(PMSM)的数学模型进行了推导,对其矢量控制原理进行了分析,在此基础上,开发了以TI公司DSP/TMS320F28335为主控芯片的PMSM矢量控制系统硬件平台,对电流检测、速度检测硬件及驱动单元进行了设计,同时给出了实现矢量控制的电流环及速度环软件流程,并进行了实验,实验结果验证了本文方法的有效性.     

永磁同步电动机反演滑模控制系统的研究

文章提出了基于反演和滑模变结构控制理论的永磁同步电动机的控制策略,对所提出的控制策略进行了理论分析,并且在Matlab环境下进行了仿真实验。仿真结果表明,该控制策略有效地实现了电动机的转速跟踪控制,具有良好的动、静态性能和鲁棒性能。     

基于单神经元的永磁同步电机解耦控制

针对永磁同步电机(PMSM)磁场定向控制为代表的传统解耦策略难以实现高性能控制的问题,本文利用神经网络不依赖对象模型的特点以及出色的学习能力,提出了一种基于单神经元的永磁同步电机解耦控制策略.在传统磁场定向控制模型的基础上,构建了基于单神经元的永磁同步电机解耦控制系统,进行了仿真,并搭建以数字信号处理器为核心的电机控制实验平台上进行实验论证.结果表明,基于单神经元解耦的永磁同步电机控制系统具有快速响应能力,并且几乎达到无静差、无超调,实现了PMSM的高性能控制.     

非均匀气隙永磁同步电机的有限时间混沌同步

针对非均匀气隙永磁同步电机(PMSM)混沌系统,提出一种改进的主动有限时间同步控制器.该控制器首先利用主动控制来实现动态误差系统非线性项和线性项的近似解耦,再通过有限时间稳定控制来实现驱动系统和相应系统的有限时间同步.通过仿真实验,验证了该控制器比传统的控制器具有更强的鲁棒性和快速响应能力.     

基于间接自适应鲁棒的永磁同步电机电流控制器设计

针对永磁同步电机(PMSM)电流环非理想反电势的抑制问题,本文提出一种基于鲁棒最小二乘(RRLS)自适应律的间接自适应鲁棒控制(IARC)方法.该控制方法基于自适应鲁棒控制(ARC)理论,根据电机状态方程构造最小二乘型自适应律,加入修正因子增强自适应律对系统中扰动的鲁棒性.本文理论证明了该方法的稳定性.通过建立含有非理想反电势的电机模型,设计IARC电流控制器,并分析说明IARC具有比直接ARC更好的输出跟踪性能和扰动抑制能力.最后,通过仿真和实验验证了该方法的有效性.     

永磁同步电机伺服系统功率主回路的设计

功率主回路是交流伺服系统的核心,直接驱动伺服电机工作,由三相整流电路、智能功率模块IPM组成。三相交流电流经功率主回路处理成近似对称的正弦交流电驱动永磁同步电机PMSM工作。良好性能的功率主回路是伺服系统获得好的动态性能和稳态精度的关键。     

永磁同步电机有限时间预设性能控制

为实现扰动作用下对永磁同步电机角位置伺服系统的高瞬态和稳态跟踪性能控制,本文提出一种具有预设性能约束的有限时间控制方法.首先,设计扰动观测器实现对负载力矩扰动的估计与补偿.其次,引入有限时间预设性能函数以保证角跟踪误差的动态性能,并通过可逆变换将受不等式约束的角位置跟踪误差转换为等效的无约束误差形式.然后,将有限时间指...     

永磁同步电机的自适应预测比例-积分-谐振电流控制

考虑数字控制系统一个采样周期输入延时和驱动器功率管非线性特性的影响,为增强永磁同步电机（Permanent magnet synchronous motor,PMSM）电流环稳定性和提高电流控制精度,提出一种自适应预测比例-积分-谐振控制（Adaptive predictive proportional-integral-resonant,APPI-RES）策略.该方法能够在电机电阻和电感参数不确定的条件下,预测电流控制误差和未知周期电压扰动,将所得预测量执行反馈控制,实现了对系统输入延时和相电流谐波的有效补偿.最后,通过仿真分析验证了所提控制策略的有效性.     

基于模糊PI的永磁同步电机矢量控制

针对永磁同步电机矢量控制系统中,传统PID控制器对永磁同步电机控制性能效率不高以及对工作环境变化的适应性能不良等问题,首先,在两相旋转坐标系下采取双轴理论建立永磁同步电机数学模型;接着,采用模糊控制理论对永磁同步电机矢量控制系统中转速环传统的普通PID控制器进行改进研究,深入地从理论层次研究分析建立得到模糊PI控制器....     

Finite-Control-Set Model Predictive Control of Permanent Magnet Synchronous Motor Drive Systems — An Overview

Permanent magnet synchronous motors (PMSMs) have been widely employed in the industry. Finite-control-set model predictive control (FCS-MPC), as an advanced control scheme, has been developed and applied to improve the performance and efficiency of the holistic PMSM drive systems. Based on the three elements of model predictive control, this paper provides an overview of the superiority of the FCS-MPC control scheme and its shortcomings in current applications. The problems of parameter mismatch, computational burden, and unfixed switching frequency are summarized. Moreover, other performance improvement schemes, such as the multi-vector application strategy, delay compensation scheme, and weight factor adjustment, are reviewed. Finally, future trends in this field is discussed, and several promising research topics are highlighted.      

双永磁同步电机高性能控制系统转速同步研究

针对双永磁同步电机（PMSM）控制中受负载扰动电机转速不同步的问题,从控制策略和耦合结构角度出发,提出了一种积分滑模PMSM电流预测函数控制的转速同步控制结构。在矢量控制基础框架下,设计了积分滑模速度调节器和电流预测函数调节器,使用饱和函数和指数趋近律来抑制滑模的固有抖振现象,利用相邻周期的两个预测模型相减来消除恒定项。为了有效地补偿两电机之间的转速差,通过同步补偿器来对电流环直接进行补偿,从而达到双电机同步协调控制的目的。最后通过仿真验证了本文方法的有效性。     

非匹配不确定系统的滑模控制及在电机控制中的应用

针对具有匹配与非匹配不确定的非线性系统,设计基于干扰观测器和多幂次趋近律的滑模控制策略.首先,通过干扰观测器估计系统的不确定,实现估计误差在有限时间内收敛;其次,基于积分型滑模面,并结合多幂次趋近律,设计了连续滑模控制律,避免了传统滑模的抖振问题.与基于单幂次和双幂次趋近律的滑模控制策略相比,所设计的基于多幂次趋近律的控制策略,提高了系统的收敛速度.最后,通过数值仿真和永磁同步电机控制仿真验证了所设计的控制策略的有效性.     

基于自适应模糊控制器和非线性扰动观测器的永磁直线同步电机反馈线性化控制

由于永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统应用于一些高精密场合,因此克服系统存在的负载扰动、参数变化等不确定性影响是提高系统性能的关键.针对不确定性问题,采用一种基于自适应模糊控制器(AFC)和非线性扰动观测器(NDO)的反馈线性化控制方法.首先设计反馈线性化控制器(FLC)实现系统的线性化,便于位置跟踪;其次采用ND...