无传感器永磁同步电机控制系统设计

针对永磁同步电机无传感器控制问题,设计了一种滑模观测器用于估算电机转子位置和速度.该滑模观测器采用参数可调的曲线函数作为开关函数进行连续控制,有效削弱系统"抖动",改善了系统结构,对参数摄动和不确定因素有很强的鲁棒性.     

基于二阶滑模观测器的永磁同步电动机无传感器控制

针对永磁同步电动机无位置传感器滑模控制中存在滑模抖振现象,利用李雅普诺夫函数提出了一种新型二阶滑模观测器,用来估算电机转速和转子位置。在分析传统滑模观测器为削弱抖振现象而引入低通滤波所产生的相位滞后问题后,设计了新型二阶滑模观测器,并通过Lyapunov函数证明新型二阶滑模观测器的稳定性。仿真实验结果表明,该新型滑模观测器无需低通滤波器便能有效避免滑模抖振现象,电机速度和位置估算曲线较平滑,且相对于传统滑模观测器该二阶滑模观测器提高了观测精度和系统鲁棒性。     

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。     

基于模糊径向基函数神经网络的永磁同步电机滑模观测器设计

针对传统滑模控制易导致系统出现抖振的问题,提出了一种模糊径向基函数(RBF)神经网络滑模观测器来实现永磁同步电机(PMSM)无传感器控制。为了减小观测器系统抖振,利用模糊RBF神经网络算法动态调整滑模增益,并采用李雅普诺夫稳定性定理证明了该模糊神经网络观测器的稳定性;利用锁相环(PLL)技术提高估算精度,并削弱计算噪声。基于MATLAB/Simulink软件平台搭建了仿真模型,将模糊RBF神经网络滑模观测器系统与传统滑模观测系统进行对比。结果表明,与传统的滑模观测器相比,新型滑模观测器能够快速、有效地跟踪转子位置,精确估算出转子速度,同时具有较好的动态特性。     

一种永磁同步电机新型高阶滑模观测器设计

为了提高无位置传感器控制的精度,增强控制系统的鲁棒性,减小不确定扰动的影响,提出了一种新型高阶滑模观测器。该设计使用改进的积分滑模定子电流观测器估算永磁同步电机的反电动势,从而分析得出转子位置和转速估算值。在指数趋近律的设计上,等速项用连续光滑的开关函数代替不连续的符号函数,指数项引入随系统的变化而调整的增益项。通过仿真实验,验证了该滑模观测器对改善转子位置和速度估算精度有明显的提升效果,增强了系统的鲁棒性,抑制了抖振现象。     

基于滑模观测器的PMSM无位置传感器控制策略

针对永磁同步电机(PMSM)无传感器系统运行时,传统观测器存在抖振、速度估算不够精确及相位延迟等问题,针对这些问题对传统滑模观测器进行了改进研究。改进的滑模观测器采用饱和函数代替原来的开关函数来削弱抖振,采用跟随速度变化的变截止频率滤波器得到良好的滤波效果,并且转子位置补偿时,降低计算量。用锁相环模块代替反正切来提取速度、位置信号,提高估算精度,有效地改善观测效果。仿真结果表明,改进的滑模观测器具有较高的精确度和较强的鲁棒性。     

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。     

基于ASMO的PMSM无传感器控制系统

针对永磁同步电机滑模控制策略中出现的抖振以及转子位置预估精度等问题,引入了基于静止坐标系的自适应滑模观测器代替传统的滑模观测器,用sigmoid函数代替传统sign函数,并且利用锁相环代替传统的反正切函数实现转速及转子位置估算。在理论研究和仿真验证的基础上,搭建了基于自适应滑模观测器的永磁同步电机无传感器伺服驱动系统的实验平台,结果证明了基于自适应滑模观测器的永磁同步电机无传感器伺服驱动系统的正确性和有效性。     

基于滑模观测器的无刷直流电动机无位置传感器控制

本文以无刷直流电动机作为研究对象,研究了一种基于滑模观测器的无刷直流电动机无位置传感器控制方法。采用基于线电压的滑模观测器,实现线反电动势、转子位置和转速的估算。该滑模观测器采用改进的指数趋近律,能够有效地减小观测器输出抖动。仿真实验结果表明该滑模观测器能准确估算出转子位置和转速,验证了此无位置传感器控制方法的有效性。     

两级滤波滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

实现永磁同步电机矢量控制的前提在于电机转速与转子位置信息的准确获取,为此设计了一款基于两级滤波的滑模观测器用来对电机的转子位置和速度进行估算。第一级滤波的输出反馈给电流观测器,第二级滤波的输出用来计算转子的位置,并采用分段线性补偿对位置估算误差进行补偿。给出了永磁同步电机无位置传感器控制系统方案,分别对滑模观测器的电流观测、反电势观测、位置和速度估算、负载扰动和动态过程进行了仿真分析,验证了该滑模观测器算法的可行性。搭建了控制系统实验平台,分别对启动过程、反电势观测、位置和速度估算以及变参数控制进行了实验研究,验证了该滑模观测器算法的正确性。仿真和实验结果表明:该滑模观测器能够快速和准确的跟踪电机转子的位置和速度,系统具有响应快、鲁棒性强的特点。     

一种新型IPMSM无位置传感器矢量控制系统研究

针对内插式永磁同步电动机(IPMSM)的凸极性,推导出其在两相静止坐标系下基于扩展反电动势(EEMF)的数学模型,在此基础上构造一种新型滑模观测器(SMO)用于实现无位置传感器矢量控制.该观测器引入估算扩展反电动势反馈,分析了反馈系数对观测器稳定性及扩展反电动势估计准确性的影响,提出一种反馈增益系数的自适应算法,拓展了滑模观测器在低速段的观测范围.为了削弱系统抖振的影响、提高观测值的精度,采用一种可变边界层厚度的饱和函数替代传统观测器中的符号函数,并基于锁相环(PLL)方法提取转子位置和速度信息.搭建基于新型滑模观测器的IPMSM无位置传感器矢量控制平台,实验验证了该观测器在低速段估算转子位置和速度的有效性.该控制方法具有调速范围宽、鲁棒性强等特点且算法简单、易于实现.     

基于优化的滑模观测器永磁同步电机无位置传感器控制研究

本文针对一个7.5 k W,5对极的永磁同步主轴电机,在其闭环矢量控制系统的基础上,基于滑模变结构控制理论,根据该永磁同步主轴电机两相静止坐标系下的数学模型研究设计了电流型滑模观测器,取代位置传感器给电机提供转子位置信息。针对滑模变结构控制存在的"抖振"问题,在传统的滑模观测器的基础上,本文通过采用饱和函数代替传统的开关切换函数来削弱滑模观测器控制中的"抖振"现象,使观测器得出的转子位置信息更加准确。通过Matlab/Simulink仿真软件对该无位置传感器控制方案进行仿真分析,仿真结果说明该方案能够有效地估算电机转子的位置和转速,并且优化后的方案能够更加准确的提供转子的位置和转速信息。     

基于滑模观测器的无传感器永磁同步电机矢量控制系统

针对永磁同步电机(PMSM)反电势滑模观测器低速观测受限和系统抖振问题,提出一种基于滑模观测器(SMO)来预估转子位置和速度的新方法。通过在传统滑模观测器中引入等效控制反馈,并对静止坐标系下反电势(EMF)分量进行估算,利用锁相环(PLL)方法提取了转子位置和速度信息。建立了PMSM全数字无位置传感器的矢量控制系统平台,对该方法做了详细验证。实验结果表明:该方法拓宽了滑模观测器低速观测范围,降低了系统的抖振,提高了系统的实时性。     

基于改进滑模观测器的无位置传感器AFFSPM电机模型预测磁链控制EI北大核心CSCD

为了提高轴向磁场磁通切换永磁(axial field fluxswitching permanent magnet,AFFSPM)电机无位置传感器位置检测精度,同时抑制该电机的转矩和磁链脉动,该文提出一种基于改进滑模观测器(sliding mode observer,SMO)的无位置传感器AFFSPM电机模型预测磁链控制方法。首先,基于传统滑模观测器,设计边界层可随滑模面误差自调节的反正弦饱和函数,削弱系统抖振,改善系统稳态性能;接着,将扩展卡尔曼滤波器及幅值补偿环节代替单一低通滤波器,并通过内嵌二阶广义积分器的软件锁相环估算转子位置角和速度,消除位置角补偿,提高位置观测精确度;最后,将估算的转子位置角和速度反馈到模型预测磁链控制模块,完成无位置传感器控制。该文通过理论推导、仿真与实验研究验证所提出的控制策略可有效提高AFFSPM电机无传感器控制的稳态和动态性能。     

永磁同步电动机无传感器滑模观测运行

针对永磁同步电动机的无传感器运行,优化直接转矩系统的控制性能,同时,利用非奇异终端滑动模态观测器替代传统的滑动模态观测器,改进了原有的滑模观测方法。在引入非奇异终端理论与滑动模态相结合的观测理论控制系统中,通过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。仿真和实验表明,新型滑模观测运行系统能够获得更高的估算精度和更好的动态指标。     

基于滑模观测器的PMSM无速度传感器研究

为解决传统机械传感器应用存在的诸多缺陷,针对永磁同步电机矢量控制系统,采用一种滑模观测器的无速度控制方法.该方法是通过测量永磁同步电机定子侧电流和端电压来计算出转子的实际位置,系统成本低、可靠性较高.根据滑模观测器原理,建立了基于滑模观测器的PMSM无速度传感器控制的系统模型.同时利用Matlab仿真工具建立无位置传感器的永磁同步电机仿真平台,仿真结果验证了滑模观测器法的有效性.     

基于改进型滑模观测器与旋转高频电压注入法的永磁同步电机无传感器矢量控制(上)

永磁同步电机的无传感器矢量控制,其本质在于不使用位置检测传感器,只通过检测电机的定子电压、定子电流来估算转子的位置,进而实现转子磁场定向控制,也就是矢量控制。目前估算方法,工程上普遍采用的是滑模观测器法,但是滑模观测器法在电机低速运行时的转子位置估算精度很低,即便电机运行在中高速段,由于系统的惯性、状态变量的估算误差等因素,导致电机带载运行时存在高频抖动现象。为了弥补滑模观测器法的上述缺陷,提出了一种基于改进型滑模观测器与旋转高频电压注入法的永磁同步电机无传感器矢量控制算法,电机低速运转时使用旋转高频电压注入法以提高转子位置估算精度,中高速运转时使用改进型滑模观测器法以克服高频抖动。上述算法在一台额定功率为45kW的三相凸极永磁同步电机上得以成功运用,试验结果验证了所提出的控制算法的有效性。     

永磁辅助同步磁阻电机改进型滑模观测器无位置传感器控制

受磁路饱和与交叉耦合效应的影响,永磁辅助同步磁阻电机(PMASynRM)的dq轴电感具有不稳定性。为适应电感不稳定性并提高系统鲁棒性,采取一种基于扩展反电动势的改进型滑模观测器(SMO)无位置传感器控制算法,以估算电机的位置信息。使用超螺旋滑模观测器(ST-SMO)代替传统滑模观测器,使用Sigmoid函数代替传统sgn符号函数,提高滑模观测器系统的抗抖振能力。引入静止坐标系锁相环(PLL)提取转子位置信息。基于MATLAB/Simulink搭建改进型滑模观测器无位置传感器矢量控制模型,通过仿真验证了该算法可以快速准确地估计转子位置,具有较好的抗抖振性和动稳态性能。     

基于SMO的无传感器PMSM空间矢量控制研究

根据永磁同步电动机的数学模型及滑模变结构控制理论,设计了一个滑模状态观测器用于估算电机转子位置和速度,以dsPIC30F6010A DSP为核心构建了基于相电流采样的驱动控制系统.实验结果表明,所设计的滑模观测器能够准确估算电机转子位置,从而实现了永磁同步电动机的无传感器空间矢量控制.     

基于改进型滑模观测器与旋转高频电压注入法的永磁同步电机无传感器矢量控制(下)

永磁同步电机的无传感器矢量控制,其本质在于不使用位置检测传感器,只通过检测电机的定子电压、定子电流来估算转子的位置,进而实现转子磁场定向控制,也就是矢量控制。目前估算方法,工程上普遍采用的是滑模观测器法,但是滑模观测器法在电机低速运行时的转子位置估算精度很低,即便电机运行在中高速段,由于系统的惯性、状态变量的估算误差等因素,导致电机带载运行时存在高频抖动现象。为了弥补滑模观测器法的上述缺陷,提出了一种基于改进型滑模观测器与旋转高频电压注入法的永磁同步电机无传感器矢量控制算法,电机低速运转时使用旋转高频电压注入法以提高转子位置估算精度,中高速运转时使用改进型滑模观测器法以克服高频抖动。上述算法在一台额定功率为45 kW的三相凸极永磁同步电机上得以成功运用,试验结果验证了所提出的控制算法的有效性。