基于ESO的永磁同步电机伺服系统快速终端滑模控制

为了优化永磁同步电机(PMSM)伺服系统的控制性能, 本文提出了一种基于非奇异快速终端滑模控制(NFTSMC)和扩张状态观测器(ESO)的复合控制策略. 论文首先建立了考虑集总扰动的永磁同步电机数学模型, 根据所定义的非奇异终端滑模面和趋近律, 设计了位置跟踪控制器, 所设计的控制器采用非级联结构替代了传统的位置环和速度环控制器, 并通过李亚普诺夫定理证明了稳定性和有限时间内收敛. 为了进一步提高系统的抗扰动性能, 本文引入了扩张状态观测器来估计系统扰动并将其应用于前馈补偿. 然后, 文章对系统整体进行了稳定性证明. 最后,文章完成了基于所设计控制器的仿真和实验验证. 结果表明, 该控制器具有良好的位置跟踪性能且收敛速度快, 对外部干扰具有强鲁棒性.     

基于扩张状态观测器的四旋翼无人机快速非奇异终端滑模轨迹跟踪控制

针对受多源干扰影响的四旋翼无人机系统的轨迹跟踪控制问题进行研究,充分考虑位置回路和姿态回路动态特性,提出一种全回路复合快速非奇异终端滑模轨迹跟踪控制方案.首先,通过变换将轨迹跟踪问题转化为位置回路和姿态回路的指令跟踪控制问题;然后,将各通道之间的耦合以及多源干扰影响视作集总干扰,并基于扩张状态观测器对其进行估计;接着,基于干扰估计信息和快速非奇异终端滑模控制算法,分别在位置回路和姿态回路构造复合快速非奇异终端滑模控制器;最后,基于位置回路和姿态回路虚拟控制量解得无人机真实控制量旋翼转速.仿真结果表明,所提出控制方案显著提升了四旋翼无人机轨迹跟踪的响应速度和抗干扰性能.     

基于无速度传感器的PMSM反步终端滑模控制

研究一种带无速度传感器的永磁同步电机PMSM(permanent magnet synchronous motor)反步终端滑模控制策略。为了解决硬传感器可靠性差的问题,设计新型无速度传感器取代硬传感器,能够有效地估计电机的实时转速,提高系统的稳定性。分析反步控制与终端滑模控制的特点,研究一种基于终端滑模负载观测器的反步控制方法,有效地提高系统的的响应速度,增强系统的鲁棒性。并利用李雅普诺夫理论证明系统的稳定性。仿真及实验表明系统具有良好动态性能。     

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.     

解决城轨车辆电机空转的非奇异终端滑模控制

针对城市轨道车辆行驶中出现轮对打滑的控制问题,使用一种非奇异终端滑模控制方法,基于城轨车辆永磁同步电机数学方程,建立永磁同步电机矢量控制模型,参考非奇异终端滑模控制策略,模拟列车控制系统应对打滑的控制步骤;在Matlab环境下建立仿真模型,仿真结果表明,与传统PID控制相比,采用非奇异终端滑模控制,牵引电机可以在更短的时间内到达给定值,且对于扰动具有鲁棒性,轨道车辆在轮对发生打滑的情况下可以更快更稳定地恢复到平稳运行区.     

带扩张状态观测器的PMSM双滑模控制北大核心CSCD

立足于提高永磁同步电机调速系统的可靠性和鲁棒性,在矢量控制基础上提出了带扩张状态观测器(ESO)的双滑模控制方法。设计了改进型扩展滑模观测器的无速度传感器策略,利用锁相环提取转子位置和转速信息,节约了成本,提高了系统可靠性;设计了新型变指数趋近律滑模速度控制器取代PI控制器,通过扩张状态观测器对扰动项进行补偿得到期望的q轴电流,提高了系统的快速性和鲁棒性。仿真结果验证了控制方案的有效性与正确性。     

变工况下的车用永磁同步电机非奇异终端模糊滑模速度控制方法

由于传统方法在实际应用中控制误差较大,且车用永磁同步电机转子速度恢复稳态时间较长,速度控制效果不佳,提出变工况下的车用永磁同步电机非奇异终端模糊滑模速度控制方法。利用机械运动方程建立永磁同步电机数学模型,描述电机转子运动状态,以模糊数学理论为理论依据,设定模糊滑模速度控制规则,计算电机非奇异终端模糊滑模速度控制输出量,由控制器对输出量执行,实现对电机非奇异终端模糊滑模速度控制。经实验证明,设计方法控制误差较小,并且电机转子速度恢复稳态时间较短,具有良好的控制效果。     

扰动下永磁同步风力发电机的改进滑模控制

针对永磁直驱同步风力发电机传统PI矢量控制方式鲁棒性差的问题,提出一种非奇异快速终端滑模控制方法.针对滑模控制中的抖振问题,在指数趋近律中引入光滑连续的双曲正切函数代替符号函数;针对滑模控制中的外部扰动问题,采用扩张状态观测器进行在线估计和补偿,得出基于扩张状态观测器的非奇异快速终端滑模控制器.使用Matlab/Sim...     

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.     

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.     

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。     

Disturbance Observer Based Speed Control of PMSM Using Fractional Order PI Controller

In this paper, fractional order PI (FOPI) control is developed for speed control of permanent magnet synchronous motor (PMSM). Designing the parameters for FOPI controller is a challenging task, especially for nonlinear systems like PMSM. All three PI controllers in the conventional vector controlled speed drive are replaced by FOPI controllers. Design of these FOPI controllers is based on the locally linearized model of PMSM around an operating point. This operating point changes with the load torque. The novelty of the work reported here is in use of Non Linear Disturbance Observer (NLDO) to estimate load torque to obtain this new operating point. All three FOPI controllers are then designed adaptively using this new operating point. The scheme is tested on simulation using MATLAB/SIMULINK and results are presented.      

改进滑模模型参考自适应的PMSM无传感控制

针对MRAS（模型参考自适应）观测器对PMSM（永磁同步电机）参数变化和外部干扰敏感的缺点,设计了一种用于PMSM无传感控制的软开关滑模模型参考自适应观测器。该观测器将滑模控制与MRAS相结合,并构造了边界层可变的正弦饱和函数,以抑制由于滑模控制引起的系统抖动,增强系统鲁棒性。同时引入sigmoid函数,以提高滑模软切换速度控制器的稳定性。实验仿真结果表明,软开关滑模模型参考自适应控制不仅可以实现边界层内的快速收敛、弱化抖动,而且跟踪能力强。     

基于EKF和SMC的永磁同步电机无传感器矢量控制

采用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法估计永磁同步电机(PMSM)转速和转子位置,构成转速、电流双闭环的无传感器矢量控制系统.针对扩展卡尔曼滤波为有偏估计、对模型误差鲁棒性差等问题,提出了基于指数趋近律的滑模转速控制器.为提高转速环抗负载转矩扰动能力,设计负载转矩观测器并将观测结果引入到电流控制器的输入端,作为速度控制器前馈补偿的控制输入.仿真实验结果表明,与传统采用PI(proportional-integral)转速控制器的系统相比,文中所提控制策略具有转速跟踪误差小、响应快、无超调、抗负载扰动能力强等优点.     

基于EKF的PMSM无传感器控制系统研究

文章分析了永磁同步电动机(PMSM)在d-q坐标系下的数学模型及其矢量控制原理,提出了一种将扩展卡尔曼滤波(EKF)原理应用于PMSM无传感器控制系统的方法,即在α-β和d-q坐标系下对PMSM的非线性方程进行线性化处理,利用EKF算法对PMSM的转子位置和转速进行实时在线估计,以满足实时控制要求。Matlab/Simulink仿真及dSPACE硬件平台实验结果表明,基于EKF的PMSM无传感器控制系统运行稳定,超调小,动、静态性能良好。     

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.     

基于自适应算法的IPMSM无速度传感器研究

针对电动汽车中电机的速度传感器成本高,安装繁琐,受复杂工况影响,提出将电流模型自适应算法应用于内置式永磁同步电机(IPMSM)转速和位置的估算,以替代机械式速度传感器。在传统的模型参考自适应基础上加入滑模变结构控制,以取代PI控制器;设计软开关函数替代符号开关函数,以减小滑模变结构控制造成的系统抖动。仿真试验表明,在加有负载扰动情况下和速度突变情况下,使用新型变结构模型参考自适应(SM-MRAS)估算的转速较传统模型参考自适应的抗干扰性能力更好,系统的鲁棒性更强。