基于分数阶滑模观测器的三相八开关容错逆变器驱动 永磁同步电机系统无传感器FCS–MPC

针对三相八开关容错逆变器的永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)驱动系统,基于分数阶滑模变结构技术,提出了一种新颖的无速度传感器有限控制集模型预测控制(finite-control-set model predictive control,FCS–MPC)策略.通过驱动系统的运行模式建立三相八开关逆变器和永磁同步电机的数学模型;采用分数阶滑模变结构方法构造PMSM系统转速和反电动势的观测器,以实现对系统转速和反电动势快速准确地实时估计;利用改进型的FCS–MPC策略,以达到减少控制系统计算量和电磁转矩脉动的目的,与此同时,本文中的电流反馈特性的容错控制可有效抑制直流侧母线电容分压不均衡对系统运行产生的不利影响.仿真结果表明,该方法能够保证八开关容错逆变器驱动PMSM系统可靠稳定运行、具有良好的动态性能,并能降低定子电流总谐波失真值.     

三相六开关容错逆变器驱动异步电机FCS-MPTC

针对异步电机驱动系统中三相六开关逆变器单管故障问题,提出一种逆变器在故障状态下的三相六开关容错控制策略,较三相四开关容错控制可以提供较多的电压矢量,进而可以有效抑制转矩脉动.结合有限集预测控制思想,提出一种基于三相六开关容错逆变器的异步电机有限控制集模型预测转矩控制策略,同时采用模糊PI转速控制器替代固定参数的PI控制器,进一步提高系统的稳定性、快速性和鲁棒性.仿真结果表明, 采用此方案进行控制的异步电机驱动系统能够持续稳定运行,具有良好的动态性能,进一步验证了所提出方法的有效性.     

基于ESO分数阶滑模调节的PMSM模型预测转矩控制

为了提高永磁同步电机调速系统的性能,提出一种基于扩张状态观测器的分数阶滑模预测转矩控制策略。采用扩张状态观测器对电机的综合扰动项、定子电流和反电动势进行实时观测,可快速准确得到它们的估计值并进行补偿;利用估计值构建分数阶滑模控制器来削弱系统抖振并提高鲁棒性;利用转矩和磁链无差拍预测控制,减少了遍历次数并降低了计算复杂度。通过仿真和半实物平台进行了验证,所得结果表明,所提出的方法能有效提升系统的鲁棒性,使电机具有良好的动态和静态性能。     

基于扩张状态观测器的无速度传感器容错逆变器驱动永磁同步电机系统自抗扰模型预测转矩控制

针对三相四开关逆变器驱动永磁同步电机(PMSM)系统,基于扩张状态观测器(ESO)技术,提出了无速度传感器的自抗扰模型预测转矩控制(ADRMPTC)策略.建立了三相四开关逆变器驱动PMSM系统的数学模型;采用ESO技术构造了PMSM系统转速观测器,以实现对转速快速准确地实时估计;用自抗扰控制器(ADRC)作为系统的转速调节器,以提高系统的鲁棒性;利用模型预测转矩控制(MPTC)方法,以达到减小转矩和磁链脉动的目的.所设计基于ESO的无速度传感器ADRMPTC策略能够使三相四开关逆变器驱动的PMSM系统可靠稳定运行,达到满意的转矩和转速控制效果.与基于PI的MPTC策略相比,本文控制策略使PMSM系统不仅具有良好的动态性能,而且具有较强的抗负载干扰能力.仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性.     

基于ESO的无速度传感器PMSM系统自适应滑模FCS-MPC

为了提高三相永磁同步电机(PMSM)控制系统的性能,基于反双曲正弦函数的扩张状态观测器(ESO)技术,提出一种新颖的无速度传感器自适应滑模有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)策略,采用ESO技术构造PMSM系统转速和反电动势的观测器,实现对电机转速和反电动势快速准确估计.用带有负载ESO的自适应滑模控制作为系统的转速调节器,以提高系统的鲁棒性;利用基于快速矢量选择的FCS-MPC策略,达到减少转矩脉动、降低系统算法计算量的目的.仿真结果表明,基于ESO的无速度传感器自适应滑模FCS-MPC策略能够使PMSM系统可靠稳定运行,达到满意的转矩和转速控制效果.与基于积分型滑模面的自适应滑模FCS-MPC策略相比,所提出的控制策略能使系统具有良好的动态性能和抗负载干扰能力.     

具有外部扰动的PMSM系统的无模型自适应预测控制

针对于一类具有强耦合、负载不确定性和外界干扰的永磁同步电机(PMSM)系统,本文研究了基于无模型自适应预测控制(MFAPC)问题,并提出了一种新颖的MFAPC方案来实现有外界扰动的PMSM系统的速度追踪任务.所提出控制方案的主要优势在于仅使用了被控系统的输入/输出数据,并且对外界干扰具有较强的鲁棒性.此外,还讨论了闭环系统跟踪误差的收敛性以及有界输入有界输出的稳定性.最后,通过与传统的PI控制方案、原型无模型自适应控制(MFAC)方案的仿真结果相比较,验证了所提出MFAPC方案的有效性和优越性.     

基于模糊扰动观测器的PMSM积分滑模控制研究

为了克服传统永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)的滑模控制增益大容易产生抖振的问题,提出基于模糊观测器的PMSM积分滑模控制策略。采用新型趋近律设计积分滑模控制器取代传统的滑模控制器,提高系统的动态响应性能。结合模糊控制与自适应控制的特点,设计模糊扰动观测器,能够迅速有效地观测系统内部参数变化和外部扰动,并对积分滑模速度控制器进行前馈补偿,削弱系统抖振的同时提高了系统的鲁棒性。通过李雅普诺夫理论证明了该控制系统的稳定性。仿真及实验结果验证了该方法具有较强的鲁棒性,可以实现良好的跟踪效果并且无抖动。     

基于预测控制的PMSM优化仿真研究

针对在永磁同步电机的运行过程中,容易受到负载转矩扰动和参数失配的影响进而造成转速跟踪性能差和电流脉动大等问题,采用模型预测控制(MPC)的方法设计预测控制器取代传统的比例-积分(PI)调节器,对速度和电流分别做了最优控制;加入Kalman滤波器对负载转矩进行观测作为前馈补偿,并提出参数校正方法,有效地抑制了干扰负载和电感参数的不确定变化对电机性能的影响.通过Simulink对比仿真表明,上述设计方法具有更快的动态响应且无超调,同时抗干扰能力和参数鲁棒性得到显著提升.     

基于电压误差的五相内嵌式永磁同步电机两相开路多矢量模型预测容错控制

五相内嵌式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor, IPMSM)发生两相开路故障后,由于两相的缺失,重构后的电压矢量数目减少且分布不均,将影响模型预测控制(model predictive control, MPC)方法的预测精度.而现有的多矢量模型预测控制方法缺乏对电机两相故障工况下的分析.为此,针对两相开路故障,提出一种基于电压误差的多矢量模型预测控制方法.该方法的关键在于在扇区三角形内以等分线段的方式扩展电压矢量的组合,并且推导两相开路故障后的参考电压预测方程和电压误差价值函数来简化多个矢量选择和合成过程.该方法适用于故障工况下不对称形状的扇区,同时兼顾了内嵌式电机d-q轴电感不等的特性.最后通过实验验证该方法的动态、稳态性能和鲁棒性,该方法能实现五相内嵌式永磁同步电机的高品质两相开路容错运行.     

基于扰动观测器的PMSM同步协调滑模控制

针对在负载扰动情况下多永磁同步电机控制系统出现电机转速不同步的问题,提出了基于扰动观测器的永磁同步电机同步协调滑模控制策略。从单电机高性能控制策略和三电机耦合结构角度出发,首先,在矢量控制基础框架下,设计了基于非线性负载转矩观测器的积分型滑模速度控制器,构成了单电机高性能矢量控制调速系统;其次,提出了一种基于PI速度补偿器的偏差耦合控制结构,相比传统的偏差耦合控制结构能较好地实现在负载扰动下三电机的转速同步协调运行。最后通过仿真验证了方法的有效性。     

PMSM调速系统的自学习滑模控制

针对永磁同步电机存在对外界扰动及内部参数摄动较为敏感的问题,提出了一种自学习滑模控制方法.该方法设计了一类非线性光滑函数,并将其应用于扩张状态观测器和滑模趋近律中,同时采用最速下降法对滑模控制器增益参数进行自学习实时更新.仿真结果表明,与常规PI矢量控制方法相比,该控制方法不仅响应速度快、控制精度高,而且对系统外部扰动具有很强的抗扰能力.     

永磁同步电机滑模变结构矢量控制

将滑模变结构控制策略引入永磁同步电机矢量控制中,以提高永磁同步电机矢量控制系统的响应速度,增强其鲁棒性.叙述了滑模变结构的基本原理,给出了永磁同步电动机滑模变结构模型,推导了滑模变结构控制律,并分析了抖动产生原因及相应对策.仿真结果表明,该控制策略极大地改善了系统的动、静态性能,对系统参数和外部干扰表现出较强的鲁棒性,是永磁同步电机矢量控制中一种新颖的改进控制方式.     

基于滑模控制的PMSM直接转矩控制系统的研究

传统的直接转矩控制采用六区间的圆形磁链控制,转矩脉动大,控制性能较差,而且考虑定子电阻压降的影响时,其区间选择存在缺陷。针对以上问题,文章提出了基于十二电压空间矢量的直接转矩控制策略,建立了永磁同步电动机的十二电压空间矢量直接转矩控制系统,制定了相应的开关原则,并采用滑模变结构控制策略设计速度调节器,取代传统的PI调节器,以增强系统的抗干扰和抗参数摄动的鲁棒性。仿真结果表明,该系统的定子磁链和转矩脉动较小,系统动、静态响应良好。     

基于负载角限制的永磁同步电机模型预测控制

针对永磁同步电机电磁转矩与负载角之间强耦合及非线性的关系,并就传统直接转矩控制容易失步的问题,该文提出了一种负载角限制的策略。基于直接转矩控制基本原理对电机失步原因进行研究,重点分析负载角与转矩之间的关系,提出了对负载角限制避免电机失步的控制思想。详细介绍了基于永磁同步电机的模型预测数学模型,考虑到消除系统预测误差加入了控制延时补偿。最后通过评价函数有效地限制了电机转矩和磁链脉动,直接限制负载角确保了电机的稳态运行。通过仿真分析可看出该文提出的方案有效可行,在保持快速响应的情况下,降低了转矩和电流脉动,避免了电机失步的风险。     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机滑模控制

针对永磁同步电机对外部负载扰动和参数变化比较敏感的控制问题,研究了一种基于扩张状态观测器和趋近律的滑模控制方法.该方法首先对扩张状态观测器进行了设计,然后分别建立了基于扩张状态观测器和趋近律的滑模控制,并用双极S型函数代替符号函数用以削弱滑模抖振,最后对稳定性进行了证明.仿真结果表明:设计的控制方法不仅具有很强的鲁棒性和强抗干扰能力,而且响应速度快,控制精度高.     

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。     

基于自适应负载观测器的PMSM滑模控制

根据永磁同步电机的矢量控制模型,设计一个滑模转速控制器,并设计一个自适应观测器估计负载转矩扰动值,进而对扰动进行在线补偿。滑模控制器与传统PID控制相比具有超调量小、响应快的优点．负载观测器的补偿提高了系统的性能。MATLAB仿真结果证明该设计方法的有效性。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制的研究

简要论述滑模观测器的理论基础,根据PMSM的数学模型,建立基于滑模观测器的PMSM无传感器控制的系统模型。根据滑模观测器原理,通过电机的定子电压和相电流估算出电机的转角和转速。利用MATU姬工具建立无位置传感器的永磁同步电动机调速系统的仿真平台,仿真实验检验滑模观测器法的有效性。在采用DSP2812的伺服控制平台上,验证滑模观测器法的正确性和可行性。实验结果表明滑模观测器法具有良好的动静态性能。