基于负载观测器的永磁同步电机伺服系统积分终端滑模控制

为了优化永磁同步电机(PMSM)伺服系统控制性能,提出了基于负载观测器和积分终端滑模控制器的复合控制策略。首先,建立了考虑负载扰动的PMSM模型。然后,基于滑模面和趋近律设计了积分终端滑模控制器;为了抑制负载扰动,引入负载转矩观测器,并通过李雅普诺夫定理证明了系统具有稳定性并可在有限时间内收敛。最后,仿真结果表明该控制策略的位置跟踪精度更高,响应速度更快,抗负载能力更强。     

基于改进型滑模控制永磁同步电机转子位置观测器优化设计

本文提出一种改进型永磁同步电机滑模观测器,适用于全转速范围内无位置传感器转子位置估算。与传统滑模观测器相比,采用高斯误差函数代替传统的符号函数,有效的减少系统抖振。同时在滑模观测器中引入放大变量,使反电动势得到扩展,提高了低速时转子位置的估算精度。最后通过对传统锁相环的改进设计进一步提高系统估计精度,同时消除高频噪声的影响。对比传统滑模控制与改进滑模控制在全速域时转子估算结果,改进型滑模观测器能有效抑制反电动势抖振并减小转速估计误差。通过永磁同步电机驱动控制实验平台,对所提出改进型滑模观测器的正确性及有效性进行了验证。     

基于负载转矩滑模观测的永磁同步电机滑模控制

为了减小负载转矩扰动对永磁同步电机(permanentmagnet synchronous motor,PMSM)控制系统的影响,提高系统抗扰能力,提出一种以转速和负载转矩为观测对象的扩展滑模观测器,以实际转速与观测转速之差构成滑模面,负载转矩观测结果由负载转矩实际值和经过滤波后的抖振信号组成,当滑模运动发生后转矩观测误差渐进收敛到零。设计了基于指数趋近律的PMSM滑模控制(sliding-modevariable structure control,SMC)系统,将观测的负载转矩进行前馈补偿,以克服负载时变对控制性能的影响。实验结果表明,该观测器可准确地观测负载转矩,采用的前馈补偿方案对系统负载扰动有较强的鲁棒性,并且SMC固有抖振现象得到了有效抑制。     

基于负载观测的永磁同步电机非奇异快速终端滑模控制

针对永磁同步电机矢量控制系统易受电机参数变化和负载扰动影响的问题,提出了基于负载观测的非奇异快速终端滑模控制策略。设计了非奇异快速终端滑模速度控制器替代了传统PI调节器,提升了系统鲁棒性,同时引入负载转矩观测器对负载实时观测,并将观测值作为电流前馈补偿,提升了系统抗负载扰动能力。仿真结果表明:与PI控制相比,所提控制策略有更快的响应速度,对负载扰动有较强的鲁棒性。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器的控制

本文提出了一种基于滑模变结构控制的无位置传感器控制方法。通过分析永磁同步电机的模型,应用滑模变结构控制原理提出了一种针对永磁同步电机的无位置传感器控制策略。它利用电机中容易测得的定子电流、直流母线电压,通过滑模变结构控制原理来估算转子位置。利用Matlab/Simulink对系统进行了仿真,仿真结果表明转子位置估算结果基本与实际位置保持一致。     

基于非奇异快速终端滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

在基于滑模观测器(SMO)的永磁同步电机无位置传感器控制中,位置和转速观测误差较大且抖振较强。为了解决这个问题,在分析传统SMO的基础上,研究一种非奇异快速终端滑模面,并探讨了一种带有积分的滑模控制律,有效地提高了观测精度,且降低了抖振,省去了低通滤波器和转子位置的补偿环节。通过李雅普诺夫函数证明了该观测器的稳定性。最后利用MATLAB/Simulink软件进行仿真。结果表明:所研究的观测器相比传统SMO拥有更好的控制性能。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无速度传感器控制

永磁同步电机(PMSM)的高性能控制需要提供转速及转子位置的精确信息。这些信息通常可以通过旋转变压器、光电编码器等机械传感器来测得。但是高性能的机械传感器价格较高,安装困难且难以适应恶劣环境。通过测量电机的电信号,根据获得的电信号和电机自身参数能够计算出转子的位置和电机转速信息。利用电机反电动势与电机转速之间的关系,设计了基于反电动势的滑模观测器来对电机转子位置及电机转速进行估算,从而实现表贴式永磁同步电机的无速度传感器控制。     

基于滑模观测器与滑模控制器的永磁同步电机无位置传感器控制

针对无位置传感器永磁同步电机控制系统中转子位置与转速无法直接测量的问题,提出基于滑模观测器的转子位置间接检测方法。通过研究低速时滑模观测器的估算误差较大的特点,分析无位置传感器控制方式下电机存在无法零速起动的问题,利用变压变频控制策略进行他控起动。依据滑模观测器的电流跟随特性和滑模控制器的转速跟随特性,同时引入时变项,在提高滑模面收敛速度的基础上实现了调速系统由他控方式向自控方式的平滑过渡。仿真和实验证明,提出的算法不仅解决了滑模观测器在零速及附近的低速范围内所存在的预测死区问题,而且削弱了两种控制方式切换过程中产生的抖振。     

基于二阶滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

为了准确估计永磁同步电机的转子位置与速度,提出一种二阶滑模观测器.该观测器在传统线性滑模面基础上引入了混合非奇异终端滑模面,避免了常规滑模观测器由于低通滤波所产生的相位滞后问题,同时可以提高转子位置与速度的估算精度.为了保证观测器的稳定并抑制滑模固有的抖振现象,设计了滑模控制律.最后,采用具有锁相功能的转子位置与速度跟踪算法从观测的反电动势中解调出转子位置和速度信息.仿真和实验证明了所提观测器的正确性.     

基于新型滑模观测器和非奇异快速终端滑模的永磁同步电机控制

针对永磁同步电机传统无传感器滑模控制系统中存在超调大,抖振严重,鲁棒性差等缺点,设计了一种带扰动补偿的新型非奇异快速终端滑模控制器和分数阶滑模观测器的联级控制系统。首先,新型非奇异快速终端滑模面和趋近率构造速度控制环,相比于普通滑模面,新型滑模面的引入有效提高系统的鲁棒性,抑制PI控制中的转速超调和抖振现象,并将电机负载扰动补偿到设计的滑模控制器中,进一步提高系统的抗扰动性;其次,分数阶滑模观测器包含分数阶滑模面和双正切函数的符号函数;最后通过改进的分数阶锁相环提取转子位置信息。仿真结果表明,新提出的新型级联控制系统有效降低滑模抖振,系统抗扰动性更强,鲁棒性更好。     

基于非线性观测器的PMSM转子位置估计

本文提出了一种基于非线性观测器的永磁同步电动机(PMSM)的转子位置估计方案。非线性观测器构造两个新的状态变量,利用这两个状态变量中所包含的位置信息,将电动机转子的位置估算出来。为验证此方案的稳定性和可行性,以TI公司的数字信号处理器TMS320F2812为核心搭建硬件平台,对整个控制系统进行了实验验证。实验结果表明,所采用的非线性观测器对转子位置的估算非常有效,同时整个控制系统在比较宽的调速范围内能稳定运行。     

永磁同步电机自适应滑模负载观测器研究

为提高同步电机驱动系统抗外部负载突变干扰的能力,基于Popov超稳定理论和滑模变结构控制理论提出一种负载转矩观测器,应用于永磁同步电机转速电流双闭环调速系统中,为转速控制器提供实时的转矩信息.其中选取永磁同步电机自身作为参考模型,选取永磁同步电机转速模型作为可调模型,利用负载转矩的估计误差构造基于积分分离理论的滑模面.系统仿真实验表明:减弱了转矩观测值的抖振;能快速准确检测出负载转矩的初始值和工作过程中常见的突变、冲击、波动这三种类型的转矩变化;通过引入转矩观测器,增强了系统的抗干扰能力.     

基于复合积分滑模的永磁同步电机硬件在环位置控制

为了提高永磁同步电机位置控制系统在启动阶段位置响应的快速性以及负载扰动时位置响应的鲁棒性,基于分数阶微积分理论,引入状态变量的分数阶积分项,提出一种非线性复合积分滑模面,设计了相应的复合积分滑模控制器,并通过Lyapunov 定理证明其稳定性。采用线性二次型调节器方法设计了控制器的参数,并在基于SIMULINK/QuaRC的PMSM硬件在环实时控制系统中,对所提控制算法做了性能测试与对比试验。实验结果表明,所提方法在位置响应的快速性以及对负载扰动的抑制能力方面,优于传统整数阶积分滑模控制方法。     

PMSM扩展状态滑模观测器及转子位置和速度估算

针对永磁同步电机(PMSM)反电势滑模观测器抖振问题,提出一种基于电流和磁链为变量的 PMSM扩展状态方程的自适应滑模观测器.以实际电流与观测电流之差构成滑模面,当滑模运动发生时,电流观测误差为零,等效控制信号包含磁链误差相关信息.通过反馈矩阵将等效信号输入到磁链观测方程中,磁链观测误差渐进收敛到零.在磁链观测结果中,抖振现象被很好的抑制,转子角度可以由磁链直接计算.分析了速度估计误差对磁链观测影响,并以此为基础进行反馈矩阵的计算.建立了速度自适应率,并采用Lyapunov方法证明了算法的收敛性.仿真和实验结果表明,通过该观测器和速度辨识方法能够准确计算出电机角度和速度,具有良好的稳态精确度和动态性能.     

基于相幅协调策略的PMSM大惯性负载滑模定位控制研究

针对驱动大惯性负载的永磁同步电机(PMSM)伺服系统在定位控制中存在定位精度差和动态响应滞后等问题,提出了基于离散电流矢量相幅协调控制策略的PMSM大惯性负载滑模定位控制的方法。将PMSM的定位过程按输出转矩最大、转矩脉动最小以及定位误差最小等控制目标分成若干控制阶段,从而协调控制离散电流矢量的相位和幅值来改善转矩的控制响应,并且引入滑模控制,在不同阶段根据控制目标设计不同的滑模面,来提高响应速度和控制精度。最后,通过仿真和实验,从短距离定位和长距离定位分别进行验证,实验结果表明该方法在大惯性负载下的PMSM定位控制中的高精度定位和快速响应效果。     

永磁同步电动机调速中的反推控制

提出了一种基于非线性控制策略的反推控制,改善了传统PID控制对非线性控制效果不理想的缺点.设计的反推控制可以实现永磁同步电动机速度跟踪控制,保证系统具有良好的速度跟踪性能.仿真结果表明,该控制方法比传统PID控制更具有有效性.     

一种检测永磁同步电机失磁的级联观测器

针对永磁同步电机存在失磁问题,提出了一种基于级联自适应滑模观测器的失磁故障实时检测方法。首先,针对定子电阻发生时变变化而导致传统自适应观测器无法准确检测失磁故障问题,提出将改进型自适应与滑模变结构控制相结合的方法,设计了级联自适应滑模观测器,并给出了定子电阻的自适应估计算法。然后利用滑模变结构等值控制原理,建立估计永磁体磁链算式。最后,通过仿真以及实验验证,证明了所提方法的可行性和有效性。     

基于超螺旋滑模观测器的永磁同步直线电机无模型控制

针对永磁同步直线电机(permanent magnet linear synchronous motor, PMLSM)在运行过程中因参数失配和外部扰动导致控制性能下降的问题,提出一种基于超螺旋滑模观测器的永磁同步直线电机无模型控制策略。根据PMLSM在dq旋转坐标系下参数摄动时的数学模型建立电机对应的新型超局部模型,以避免参数失配。基于该新型超局部模型,结合滑模控制设计了无模型滑模速度控制器,通过Lyapunov稳定性理论证明该控制器的稳定性。同时,为削弱传统扩展滑模观测器对新型超局部模型中未知量观测的抖振,提高控制精度,设计超螺旋滑模观测器(super-twisting sliding mode observer, STSMO)对未知量进行在线辨识并实现前馈补偿。最后,将传统滑模控制、基于传统扩展滑模观测器的无模型控制算法与所提方法进行仿真和硬件在环实验对比,结果表明所提方法改善了PMLSM控制系统的动态响应性能,具有较强的鲁棒性。