基于全局快速终端滑模观测器的无刷直流电机无位置传感器控制

无刷直流电机(BLDCM)位置传感器的存在影响控制系统的可靠性、体积和成本,所以控制系统常采取无位置传感器的控制方法。提出了基于全局快速终端滑模观测器(GFTSMO)的无位置传感器控制策略,所提出的滑模观测器结合了非奇异终端滑模观测器(NTSMO)和线性滑模观测器的优点。该观测器引入了混合滑模面,具有全局快速收敛性和较好的跟踪精度,减少了常规滑模观测器的相位滞后问题,提高了转子位置与速度的估算精度。设计了高阶滑模控制律,保证观测器的稳定性并抑制抖振现象,可以得到平滑的反电动势信号。实验结果表明,所提出的控制策略能够准确估计得到无刷直流电机的线反电动势,加快收敛速度,系统具有较好的静、动态特性。实验结果验证了所提出控制方法的有效性。     

基于非奇异终端滑模观测器的无刷直流电机无传感器控制

在无刷直流电机(BLDCM)无传感器控制系统中,针对传统滑模观测器存在抖振等问题,提出了一种新的非奇异终端滑模观测器(NTSMO)方法估计电机线反电动势,所采用的非奇异终端滑模面能够实现有限时间快速收敛,并通过引入一种新的滑模趋近律削弱了抖振,提高了电机反电动势的估计精度,实现了电机转速的快速观测和控制,最后基于Lyapunov函数证明了观测器的稳定性。仿真结果表明：与传统方法相比,所设计的NTSMO能较好地抑制系统抖振,具有较好的转速估计精度。     

基于终端滑模负载观测器的永磁同步电机位置系统反步控制

针对永磁同步电机位置控制系统存在负载扰动情况下的控制精度低,响应速度慢的问题,提出了一种基于终端滑模负载观测器的反步控制方法.设计了基于非奇异终端滑模的负载观测器,使观测误差在有限时间内收敛,并将观测值动态补偿到控制器中,提高了系统的控制精度;基于非奇异终端滑模和反步法设计位置控制器,提高了系统状态的收敛速度,增强了系统的鲁棒性,通过Lyapunov稳定性判定法证明了系统的稳定性.仿真结果表明,设计的终端滑模负载观测器能够快速、准确地估计出负载转矩,位置控制器能有效实现系统位置的渐近跟踪.     

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。     

改进型滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制策略

针对永磁同步电机(PMSM)无传感器系统运行时,传统的滑模观测器系统存在的高频振动问题,用Sigmoid函数代替开关符号函数构造新的滑模观测器,来改进原有滑模观测器对系统的控制方法进行优化。基于Lyapunov稳定性理论,保证观测器稳定性。采用锁相环技术计算出转子位置和速度信息,将其反馈到电机控制系统。经过程估算反电动势来推算出转子的速度和位置,使系统达到无传感器控制的目的。仿真结果表明,改进型滑模观测器能够获得更高的估算精度和更好的动态性能。     

基于线反电势的无刷直流电机终端滑模观测器

无刷直流电机在运行过程中经常使用位置传感器来实时反馈电机转子的位置,但是这样做的缺点就是降低系统的稳定性,提高了制造电机的成本和相对体积,所以使用无位置传感器来间接检测转子位置。在线反电势过零法的基础上,设计了终端滑模控制率,提出了基于线反电势的终端滑模观测器转子位置估计方法,不仅能准确观测转子位置,还削弱了传统滑模控制的抖振现象。仿真结果表明,线反电势过零点就是无刷直流电机换相点,终端滑模观测器能准确估算电机的线反电势及电机转速,有效抑制抖振,使系统的稳定性提高,能够适应无刷直流电机的工作条件。     

基于滑模观测器的无轴承永磁同步电机无速度传感器矢量控制

为解决无轴承永磁同步电机矢量控制系统中传统机械式传感器带来的成本及可靠性等问题,将滑模观测器技术应用到其控制系统中。该系统采用滑模面及滑模等效控制方法,并基于转矩绕组观测电流和其实测电流差值构建滑模面,观测电机反电动势,从而实现转子位置角及转速的精确估算。利用MATLAB仿真软件构建了无速度传感器运行仿真系统,对电机转速、转角信号进行辨识。仿真结果表明:滑模观测器的转角、转速信号辨识精度较高,并能满足无轴承永磁同步电机无速度传感方式的稳定悬浮运行要求。     

永磁同步电机新型滑模观测器无传感器矢量控制调速系统

设计并实现了一种将反电势估算值反馈引入到定子电流观测计算中的新型滑模观测器转子位置估算方法。为了简化调速系统硬件结构,设计了一个截止频率可随转子转速变化的低通滤波器。基于对新型滑模观测器算法稳定性的分析,提出了反电势反馈增益系数的自适应算法,通过该系数的自适应调节可以实现不同速度运行时转子角度估算误差的补偿。引入锁相环控制对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的转速进行估算。建立基于新型滑模观测器算法的无传感器PMSM矢量控制调速系统并进行实验测试,试验验证了该新型滑模观测器估算方法能够在PMSM较低速运行时准确的估算出转子位置和速度,无传感器矢量控制调速系统具有调速范围宽、鲁棒性强的特点,且该无传感矢量控制算法简单、易于实现。     

自适应高阶滑模永磁同步电机永磁磁链观测

针对永磁同步电机(PMSM)用传统方法难以准确观测永磁体的失磁问题,讨论基于自适应非奇异终端滑模变结构的永磁磁链观测策略。依据永磁体失磁工况建立永磁同步电机数学模型,根据永磁同步电机失磁故障检测,构建自适应和非奇异终端滑模观测器,给出定子电阻自适应估计值,借助Lyapunov稳定性理论对观测器的稳定性加以证明,依据滑模变结构等值控制原理构造出永磁磁链算式。仿真实验验证了在改变定子电阻参数后,自适应高阶滑模永磁磁链观测器能准确地检测磁链参数。     

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位置传感器控制

研究了一种基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制方案。通过深入分析永磁同步电机(PMSM)的数学模型,提出用滑动模态观测器(SMO)对无位置传感器PMSM转速实现估算。由于引入低通滤波器易引起相位延迟,因此构建一个锁相环将观测的转子位置角和反电动势结合起来,以得到比较准确的转速。锁相环中的电机转速信息是由信号通过比例积分环节后得到的。仿真结果验证了控制方案的有效性和可行性。     

永磁同步牵引电机无速度传感器转矩精确控制

为了改善轨道交通矢量控制系统永磁同步电动机转矩控制的性能,采用有效磁链和等效反电动势的概念,设计了基于等效反电动势的扩展非奇异快速终端滑模观测器实现了无速度传感器控制,基于有效磁链实现了精确转矩闭环控制。首先,建立了基于等效反电动势的内置式永磁同步电动机模型;其次,构建了基于等效反电动势的自适应扩展非奇异快速终端滑模观测器,推导并建立了估算转速的自适应率,并利用李亚普诺夫理论证明了算法的收敛性;最后,基于滑模等值控制方法实现了等效反电动势和有效磁链的观测以及转矩的估算,以此和转矩给定值构成精确转矩闭环控制。该方法不仅适用于内置式永磁同步电机(IPMSM),而且适用于表贴式永磁同步电机(SPMSM)。该方法提高了轨道交通矢量控制系统PMSM转矩控制的精度,改善轨道交通控制系统的性能,通过仿真实例验证了方法的可行性和有效性。     

基于扰动观测器的永磁直线电机高阶非奇异快速终端滑模控制

针对永磁直线同步电机运行时存在模型不确定性、负载扰动、参数摄动等匹配/不匹配扰动等问题，该文提出一种基于扰动观测器的高阶非奇异快速终端滑模控制策略。利用非线性扰动观测器观测匹配/不匹配扰动，降低系统对多重扰动的保守性。此外，设计高阶非奇异快速终端滑模控制器，增强系统的鲁棒性，并将反馈电流引入滑模面，实现电机位置、速度和电流的整体控制，以提高位置跟踪系统的动态性能和稳态性能。基于李雅普诺夫稳定性理论，分析证明了闭环系统的稳定性和收敛性。最后，通过实验验证了所提控制方法的可行性，能够有效提高系统的跟踪精度和鲁棒性。     

不平衡负载下独立运行双馈发电系统的矢量控制

针对连接不平衡负载的双馈电机独立运行控制,提出一种基于改进超螺旋观测器和非奇异终端滑模的矢量控制方法。通过改进超螺旋观测器观测转子电流的基频和二倍频分量,减少对双馈电机参数的依赖,提高系统的抗干扰能力。设计基于改进超螺旋观测器的非奇异终端滑模转子电流控制器,消除由不平衡负载引起的滑模面波动,增强对二倍频交流给定信号的跟踪性能,进而改善对负序定子电压的抑制能力。仿真与实验结果表明,所提方法能够在不平衡负载条件下有效抑制定子电压中的负序分量,具有优异的动静态性能。     

改进滑模观测器的永磁同步电机SVM-DTC系统

对一种基于改进滑模观测器的永磁同步电机SVM-DTC(Direct Torque Control)系统进行了设计研究。针对传统直接转矩控制转矩与磁链脉动较大的问题,采用生成预期电压矢量的SVM-DTC控制方式抑制转矩与磁链脉动;同时,利用Sigmoid函数实现滑模速度观测器的准滑动模态控制,改进了传统滑模观测器的不足,实现了SVM-DTC系统的无位置传感器控制。仿真结果表明,能够有效抑制转矩与磁链脉动,并能实现良好的转速观测效果。     

积分型非奇异终端滑模PMSM无传感器控制系统

针对永磁同步电机中高速情况下传统的滑模观测器估算精度低且存在较强抖振的问题,提出一种基于改进型滑模观测器的PMSM矢量控制方法。基于非线性滑模面理论分析,构建一种积分型非奇异终端滑模面,有效降低了抖振现象,提高了系统的观测精确度;并设计了一种自适应反电动势滤波器,使反电动势能随观测器自适应调节,且谐波含量低,进一步提升动态精度;最后,利用正交锁相环原理调制出电机转子位置信息,将提出的新型控制方法应用到永磁同步电机调速系统,与传统滑模控制进行对比。仿真和实验表明,提出的基于新型滑模观测器的永磁同步电机控制系统跟踪精度高、鲁棒性强,动、静态响应好。     

基于电流观测器的PMSM反推终端滑模控制

针对永磁同步电机单电流传感器控制系统,研究了基于电流观测器的PMSM反推终端滑模控制策略。在单相电流传感器的PMSM控制系统上,设计了自适应观测器实现对另两相电流和时变定子电阻的准确观测,提高了系统的可靠性。将反推控制与终端滑模控制进行结合,研究了一种基于终端滑模负载观测器的反推控制方法,有效地提高系统的收敛速度,增强系统的鲁棒性。利用李雅普诺夫理论证明了系统的稳定性。仿真及实验验证了系统具有良好动态性能。     

积分型终端滑模PMSM无传感器控制优化

针对永磁同步电机(PMSM)无位置矢量控制时的转子位置和转速估计精度低的问题,提出一种基于快速幂次趋近律的新型终端滑模观测器(SMO)。首先,设计一个非奇异快速终端滑模面,在避免观测器存在奇异问题的前提下,不仅使电流观测误差快速收敛到零,还能有效地抑制抖振;然后,结合快速幂次趋近律设计终端SMO的控制律;最后,使用锁相环(PLL)系统来提取转子的位置信息和转速信息。仿真实验结果表明,与传统积分型滑模面的非奇异快速终端SMO(NFTSMO)相比,所设计的新型终端SMO可以有效地提高PMSM转速估计的精度,并且转子位置的估计误差小,系统动、静态响应好。     

无刷直流电机无位置传感器转子位置自检测复合方法

基于对定子铁心饱和法和滑动模态观测器法转子位置自检测原理和特性的讨论,提出了一种能在全速范围内(包含零速在内)实现转子位置准确检测和控制的复合方法.零速时采用定子铁心饱和法判断转子初始位置并起动,低高速时设计了一种新的准滑动模态观测器控制算法,它将反电动势估算值反馈到定子电流的观测计算中,相比传统的滑模观测器算法,它可以通过选择合适的反馈值提高转子位置角的估算精度和系统的稳定性,并且切换函数采用饱和函数代替开关函数,可以通过选择合理的边界层厚度有效地削弱抖振.以一台表面式无刷直流电机为对象进行实验,实验结果表明该转子位置自检测复合方法能够在全速范围内有效地估算转子位置信息,是实现无刷直流电机无位置传感器运行的一种实用方法.     

双非奇异终端滑模的SPMSM无源控制

表面式永磁同步电动机调速系统的无源控制器在端口受控耗散哈密顿系统数学模型基础上进行了设计,其输入i*q由非奇异快速终端滑模方法设计的速度控制器得到,提高了速度外环响应速度和鲁棒性。在α,β坐标系下定义的扩展反电势基础上,利用非奇异终端滑模观测方法建立了无速度传感器,转子位置和速度信息由锁相环跟踪算法提取,抑制了滑模固有的抖振现象,估算精度得以提高。仿真对该方法的有效性进行了验证。