基于新型扰动观测器的永磁同步电机滑模控制

相对于常规的PI控制方法,滑模变结构控制(sliding-mode variable structure control,SMC)能够有效地提高系统的鲁棒性和快速性,因而被应用于永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的调速系统,但抖振现象的存在限制了其实际应用。在PMSM双闭环调速系统的设计中采用了SMC策略,并引入积分补偿和扰动观测器环节,防止系统产生稳态误差和固有的抖振现象。针对负载变化导致系统转动惯量不同的问题,结合离散模型参考自适应理论,提出一种能够在线辨识系统转动惯量的新型扰动观测器。运用dSPACE实时仿真系统进行实验验证。结果表明,所设计的控制器提高了系统的鲁棒性,具有较好的动、静态特性。     

基于新型滑模扰动观测器的永磁同步电机控制

为了提高永磁同步电机(PMSM)的控制精度与鲁棒性,并减小外界扰动对控制的影响,提出了一种新型趋近律的控制方法,解决了传统趋近律在收敛速度与滑模抖振之间存在冲突的问题。首先,在传统幂次趋近律的基础上提出设计了一种分段式的幂次趋近律,并在第二段幂次项后面添加一项线性项,可以更好地抑制抖振。然后,以负载转矩和转速为状态变量设计了一种滑模扰动观测器,并将观测结果反馈到速度控制环,进一步提高了控制系统鲁棒性。最后,通过仿真试验验证了该理论和方法的有效性与可行性。     

基于扰动观测器的永磁同步电机复合滑模控制

针对永磁同步电机模型参数扰动的问题,提出了一种基于扰动观测器的永磁同步电机复合非奇异终端滑模驱动控制策略。新型控制器在传统矢量控制的基础上结合使用了扰动观测器和非奇异终端滑模控制器,是一种复合控制策略。同时新的控制策略引入了扰动观测器进行前馈补偿,以减小控制器增益。最后搭建了永磁电机驱动控制试验平台开展了对比试验研究,试验结果验证了新型控制策略的优势。     

基于扰动滑模观测器的永磁同步电机矢量控制

分析了一类非线性系统基于扰动的滑模状态观测器设计的基本思想,在此基础上将其应用到永磁同步电机无传感器矢量控制策略下永磁转子速度及位置信息的获取当中.为获取精度较高的状态估计,设计了具有变截止频率特性相位补偿的位置及具有自适应调节率的转速滑模观测器,理论分析表明这类观测器对参数变化具有极强的鲁棒性.仿真结果证明基于空间矢量脉宽调制供电技术的永磁同步电机双闭环无传感器矢量控制系统具有较好的动静态性能.     

基于扩展滑模扰动观测器的永磁同步电机新型无模型滑模控制

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)控制系统采用传统 PI 控制算法时因参数摄动而导致电机控制性能下降的问题,提出一种转速环改进型无模 型 滑 模 控 制 方 法 (improved model-free sliding mode control,IMFSMC)。首先,建立 PMSM 在参数摄动时的新型超局部模型。其次,采用一种改进趋近律设计转速环无模型滑模反馈控制器;同时利用扩展滑模扰动观测器(extended sliding mode disturbance observer,ESMDO)估计超局部模型中的未知部分,并通过 Lyapunov 稳定性理论证明了该控制器和观测器的稳定性。最后,与 PI 控制以及传统无模型滑模控制的仿真和实验对比,结果证明所提方法能有效改善 PMSM 在发生参数摄动时的暂稳态性能,降低对电机模型的依赖,提升系统鲁棒性和抗干扰性能。     

基于迭代滑模和扰动观测器的永磁同步电机转速控制

为了提高永磁同步电机（PMSM）控制系统的转速跟踪精度和鲁棒性,抑制其周期性转矩脉动,提出了一种基于积分滑模控制和迭代学习方法的PMSM单环控制策略。控制器采用单环滑模控制策略替代了传统的转速-电流级联控制,简化了控制系统的结构,提高了系统动态响应,通过引入迭代学习控制有效抑制了因电流谐波而导致的转矩脉动,提高了转速稳态控制精度。此外,针对系统存在的外部负载扰动、模型和参数不确定性等,设计了双重扰动观测器估计系统扰动量,提高了系统的鲁棒性。最后,针对所提复合控制策略进行了试验验证。试验结果表明,所提出的控制方法具有良好的动态性能、抗干扰能力和稳态控制精度。     

永磁同步电机新型滑模观测器无传感器控制

为了减少永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)滑模观测器(sliding mode observer, SMO)无传感器控制策略的高频抖振,提出了一种基于模型参考自适应滑模观测器无传感器控制方法。通过扩展滑模观测器得到静止坐标系下的反电动势估计值,运用模型参考自适应的方法建立速度观测器获得转速估计值和新的反电动势,并将反电动势带入到改进型锁相环(phase-locked loop, PLL)中处理获取位置角。仿真和试验结果表明,与相比传统SMO的锁相环位置估算方法,显著减小滑模抖振分量,提高系统动态性能。     

基于新型滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

滑模观测器(SMO)的高鲁棒性使其在永磁同步电机(PMSM)无传感器控制系统中成为了研究热点之一。针对传统SMO的计算量大及自身存在的高频抖振现象,主要研究了PMSM无传感器中高速控制过程,设计了一种新型SMO,将边界层和锁相环(PLL)技术共同应用于SMO中,理论分析并建立PMSM的SMO数学模型后,对PLL的设计进行了严格的推导,验证其获得转子位置的精确性。最后,对整体设计方案进行了全面的仿真和试验,结果表明新型SMO对高频抖振的抑制效果显著,且具有更高的精确性和更强的鲁棒性。     

基于滑模观测器扰动抑制的永磁同步电机模型预测控制方法

电机参数精度直接影响模型预测控制的性能,当出现参数失配时,会出现稳态误差,严重时影响系统稳定性。为了降低参数失配对模型预测控制性能的影响,提出了一种基于滑模扰动观测器补偿的模型预测电流控制算法。首先,将利用精确参数和离线参数预测得到的电流误差作为补偿项添加至预测模型中,构建了基于扰动补偿的永磁同步电机预测模型。其次,根据滑模变结构原理,建立了扰动观测器,并将实时检测到的扰动量用于模型预测计算中,用以补偿由参数失配带来的预测误差。由于所提出的滑模扰动观测器是根据新型双曲正切函数趋近律建立的,抖振现象能够得到抑制,且不需再使用低通滤波器,降低了延时效应。实验结果表明,提出的基于滑模扰动观测器补偿的模型预测电流控制能够降低由参数失配带来的稳态误差与电流波动,达到参数不失配时的模型预测控制精度,具有很高的应用价值。     

基于扩展滑模扰动观测器的永磁直线同步电机定结构滑模位置跟踪控制

由于永磁直线同步电机位置伺服系统易受参数扰动、外部干扰和端部效应的影响,该文提出一种定结构滑模控制器与扩展滑模扰动观测器相结合的复合式滑模位置控制方法。定结构滑模控制器通过加入限制条件,保证了系统状态都位于滑模面的同一侧,削弱了传统变结构滑模控制器由切换控制产生的抖振现象,提高了滑模滑动运动的品质。扩展滑模扰动观测器可以对定结构滑模控制器中无法精确测量的系统扰动项进行观测并补偿,从而消除了系统扰动项对定结构滑模控制器的影响。最后通过实验验证了该复合式滑模控制方法的有效性。实验结果表明,相比于传统的滑模控制,该复合式滑模控制方法可以实现更高的位置跟踪精度,不仅削弱了抖振现象,而且增强了位置跟踪系统的鲁棒性能。     

基于新型趋近律和扰动观测器的永磁同步电机非奇异终端滑模控制

针对永磁同步电机调速系统存在响应速度慢和抖振较大的问题,提出了一种基于改进型双幂次趋近律(IDPRL)和负载扰动观测器(DOB)的非奇异终端滑模控制(NTSMC)策略。将线性滑模面改进为非奇异终端滑模面,在减小系统抖振的同时也提升了收敛速度。在IDPRL中引入切换函数,减小了系统的稳态误差和抖振。设计了一种扰动观测器(DOB),将观测值前馈补偿到速度控制器中,实现系统对扰动的精准补偿。仿真结果表明了所提方法的准确性和可行性。     

基于滑模观测器永磁同步电机迭代学习控制

针对永磁同步电机存在的周期性脉动问题,提出了一种二阶PD型迭代学习控制策略(ILC),然后利用Lebesgue-p范数对系统误差进行分析,使它严格意义上满足单调收敛性。将一阶和二阶迭代学习控制的收敛速度进行了比较,得出二阶PD型迭代学习控制性能更优。同时提出二阶滑模观测器估算转子位置,通过配置比例、微分增益可获得快速收敛速度。最后,系统仿真及实验证明了系统的有效性。     

永磁同步电机新型自适应滑模观测器设计

由于文中所研究的内置式永磁同步电机(PMSM)的定子电感满足L_d≠L_q,导致扩展反电动势(EEMF)的大小除了与电机的转速有关外,还与定子电流id和定子电流iq的微分pi_q有关,这意味着电机的负载状态将影响EEMF的大小,进而会影响转子位置估计的精确性。特别地,对于负载能力较强的大功率PMSM而言,对无传感器控制算法的控制性能具有更为严格的要求。为此,文中设计了一种了新型自适应滑模观测器算法,避免了低通滤波器的使用会引起的相位滞后及幅值变化,同时详细分析了观测器矩阵的参数设计。为了能够准确地获取转子位置信息,文中设计了一种PI锁相环技术,详细分析了锁相环技术的鲁棒性及稳定性,并给出了PI锁相环技术的参数设计方法。仿真实验结果验证了算法的可行性和有效性。     

基于观测器的永磁同步电机二阶滑模速度控制

针对永磁同步电机伺服系统调速控制中易受负载扰动等不确定性因素影响的问题,提出一种基于负载观测器的二阶滑模速度控制策略.根据二阶滑模理论设计速度控制器代替传统滑模控制器,使得不连续作用嵌置于滑模量导数中来削弱滑模抖振.同时引入负载观测器,对系统中负载响应进行观测估计,将观测值补偿到控制量中,提升系统抗扰动能力.仿真试验表明,该控制方法能够有效地削弱抖振,降低负载扰动的影响,系统调速呈现良好的鲁棒性.     

基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

为抑制基于传统滑模观测器的内嵌式永磁同步电机无传感器控制的抖振现象,提出一种基于d-q轴同步旋转坐标系下电流方程的非奇异快速终端滑模观测器,兼顾线性滑模观测器与非奇异终端滑模观测器的优点,提高了系统的动态响应速度。通过非线性跟踪微分器获得平滑的d-q轴反电势,减小了传统滑模观测器中低通滤波器引起的相位滞后,并利用锁相环原理从d-q轴反电势中调制出电机转子速度以及位置信息。通过Matlab/Simulink对系统进行仿真实验,验证了所提方法的有效性。     

基于滑模观测器的永磁直线同步电机速度控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)在速度跟踪控制过程中因其模型具有非线性、参数时变性以及变量间的随机耦合等特点,导致电机速度跟踪控制精度低,提出了一种滑模观测器的永磁直线同步电机反馈线性化速度跟踪控制方法。首先建立了永磁直线同步电机的非线性模型,采用非线性坐标变换以及非线性状态反馈方法将电机系统进行了解耦处理,从而得到具有独立的非线性特点的电流和速度子系统。并设计了速度跟踪控制器,对反馈线性化所需要的动子加速度以及负载扰动信号,设计了一种扩张滑模观测器对其进行有效观测。仿真实验结果表明:该控制方法能够有效提高电机的速度跟踪精度拥有较好的鲁棒性。     

永磁同步电机改进滑模观测器矢量控制

针对滑模观测器在永磁同步电机无位置传感器控制系统存在的高抖振、收敛速度较慢、观测精度差等问题,提出一种基于自适应滑模增益的变幂次趋近律的新型滑模观测器,该趋近律在幂次趋近律的基础上,增加由观测转速、磁链和外部输入预期目标电流误差组成的自适应滑模增益变指数项,自适应滑模增益变指数项具有时变的较快收敛速度,有效解决原有趋近律趋近模态时间过长的问题,使用李雅普诺夫稳定判据对系统进行了稳定性分析。通过新型滑模观测器和传统滑模观测器进行对照实验,结果表明,相对比较而言所提出的新型滑模观测器收敛速度更快,高频抖振削弱和带载能力加强,自适应滑模增益能有效控制电流误差幅值,最后观测精度提高了20%以上。     

基于扰动观测器的永磁同步电机预测电流控制

基于面贴式永磁同步电机(SMPMSM)离散数学模型,提出一种无差拍预测电流控制方法。为补偿模型误差以及电压型逆变器死区时间对电流控制精度的影响,设计两个并行的扰动观测器来实时估计模型不确定项及由死区时间和逆变器非线性所引起的扰动电压,并证明了其稳定性。实验结果表明,基于预测电流控制算法的电流环具有良好的动态性能,观测器通过补偿参数摄动及死区时间的影响,使算法具有很好的鲁棒性并抵制了电流谐波分量。     

基于一种新型滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

永磁同步电机无传感器控制中,需要实现电机转速和位置的估计,为了克服传统滑模观测器存在的不连续控制而导致的严重抖振问题,在分析传统滑模观测器原理的基础上,把Sigmoid函数引进了传统滑模观测器,设计了一种新型的滑模观测器并证明了其稳定性.仿真试验结果表明:基于Sigmoid函数新型的滑模观测器消除了传统滑模观测器存在的严重抖振,减少了滤波环节和相位补偿环节,能够实现对PMSM的速度和位置的精确估计;同时基于该方法的永磁同步电机无传感器控制策略是有效的.     

基于一种新型滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

永磁同步电机无传感器控制中,需要实现电机转速和位置的估计,为了克服传统滑模观测器存在的不连续控制而导致的严重抖振问题,在分析传统滑模观测器原理的基础上,把Sigmoid函数引进了传统滑模观测器,设计了一种新型的滑模观测器并证明了其稳定性。仿真试验结果表明：基于Sigmoid函数新型的滑模观测器消除了传统滑模观测器存在的严重抖振,减少了滤波环节和相位补偿环节,能够实现对PMSM的速度和位置的精确估计;同时基于该方法的永磁同步电机无传感器控制策略是有效的。