基于模糊微分积分滑模的无速度传感器永磁同步电机运行研究

为研究永磁同步电机（PMSM）在无速度传感器工况下的速度跟踪估计,利用自适应模糊微分积分滑模鲁棒性强的优点,提出了在自适应模糊微分积分滑模条件下采用旋转高频电压注入法对电机转速估计的无速度传感器控制方案。仿真结果表明,采用高频注入法的自适应模糊微分积分滑模控制系统在高、低速工况下动态响应快速,并具有较好的鲁棒性,能够实现速度跟踪估计。     

无轴承永磁同步电机转子速度自检测复合方法研究

针对单一转速估计方法难以实现全速范围内准确估计转子速度的缺陷,提出一种转速估计复合方法,即在零速及低速运行时,采用脉振高频信号注入法。该方法不依赖于电机模型参数而仅依赖于电机本身的凸极特性,可实现零速及低速时转子速度的准确估计;高速运行时,采用带多重次优渐消因子扩展卡尔曼滤波器（SMFEKF）进行转速估计,利用SMFEKF极强的模型失配鲁棒性和独特的强跟踪能力,有效地提高系统在稳态及突变状态下的跟踪性能。通过设计两种方法的“软切换”,实现低速到高速的平滑切换,并将该复合方法在无轴承永磁同步电机无速度传感器矢量控制系统中进行仿真研究。仿真结果表明：该复合方法能在全速范围内实现转子速度与位置的准确估计;在系统状态突变或负载扰动时,误差更小,鲁棒性更强。     

基于单电流传感器的PMSM复合滑模控制

为了改善机械结构中PMSM控制系统的可靠性和鲁棒性,研究了一种基于单电流传感器的PMSM复合滑模控制策略。设计基于ESO的电流观测器,实现对PMSM相电流的准确重构,简化了系统的结构,增强了电动机运行可靠性。设计负载转矩观测器与积分滑模控制构成复合滑模速度控制器,能够有效跟踪实际负载转矩的变化,提高系统的抗扰能力,采用新型趋近律,改善了系统的动静态性能。仿真及实验结果证明了系统具有良好控制精度。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制

为解决永磁同步电机（PMSM）控制中机械式位置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PMSM矢量控制系统中。该系统采用滑模面及滑模等效控制方法,通过选择足够大的滑模增益,在观测电流和实测电流之间的误差上构建滑模面,对电机反电势进行观测以得到转子位置角,并基于Lyapunov稳定性判据对滑模观测器的收敛性进行了分析;建立了应用滑模观测器的PMSM无传感器矢量控制实验系统,设计了位置及速度滑模控制器。进行了1500r／min稳态及正负转速切换的角度估算实验,实验结果验证了该方法的有效性。研究结果表明,基于滑模观测器的无传感器控制策略能准确估计出PMSM的转子位置角,从而得到转子速度,且系统具有较好的动、静态特性。     

基于全速域混合控制的同步磁阻电机无传感器矢量控制系统

针织大圆机的特殊运动状态要求其驱动电机具有较大的启动和带载能力以及较高的稳态运行精度,同步磁阻电机是一种应用于针织大圆机的理想电机,但现有同步磁阻电机无传感器控制,存在转子位置估计误差大、速度切换不平滑等问题。对此,提出一种基于全速域混合控制的同步磁阻电机无传感器矢量控制系统,零速和低速时采用脉振高频电流注入法,通过在估计坐标系的d轴注入一个幅值恰当的高频电流信号,使用估计q轴的高频电压信号估计转子位置;中速和高速时采用模型参考自适应法,通过建立数学模型并对其进行稳定性分析来估计转子位置;为了实现零速和低速到中高速的速度切换,提出一种改进的过渡区域融合观测方案,采用正弦型饱和函数代替传统的线性切换函数进行位置融合。为了验证方案的有效性,搭建了平台进行测试。由结果表明,该方案启动过程带载能力强,切换过程平滑且稳定,稳态运行过程波动小,是一种较适合大圆机电机驱动的无传感器矢量控制方法。     

基于卡尔曼滤波器的交流伺服系统自适应滑模控制

为了减小负载转矩扰动和系统参数摄动对永磁同步电机控制系统的影响,提出了一种基于卡尔曼滤波器的自适应滑模速度控制器。该控制器由自适应律估计参数摄动项,用卡尔曼滤波器估计外部扰动项。设计了含积分作用的滑模面,以保证电机转速的无静差跟踪;采用了指数趋近律,以提高趋近速度并削弱抖振。卡尔曼滤波器估计得到的系统外部扰动前馈补偿至控制器的输出,用于有效降低滑模控制器的不连续切换项造成的系统抖振。实验结果显示:跟踪设定的600r/min转速时,控制器稳态转速精度达到±1r/min。电机在以600r/min稳速运行时,设计的控制器在1.6N·m的外部转矩扰动下的最大转速波动比传统PI控制器的转速波动减小了2%。仿真分析和实验数据表明基于卡尔曼滤波器的自适应滑模控制器对交流伺服控制系统具有较强的抗扰动性、鲁棒性以及良好的稳态性能。     

基于高频电压信号注入与改进卡尔曼滤波的永磁同步电动机控制系统设计

以永磁同步电动机(PMSM)为研究对象,基于脉振高频电压信号注入技术和改进卡尔曼滤波技术,本文提出了一种新的PMSM无传感器控制系统。具体方法是,注入将脉振高频电压信号注入同步旋转坐标系的d轴,从高频载波电流中通过空间凸极跟踪技术提取转子位置估计误差信号,转速和位置估计信息通过改进卡尔曼滤波器处理得到。仿真实验结果表明,这种方法可以实现PMSM的调速控制。     

基于分数阶滑模观测器的PMSM分数阶积分滑模控制（英文）

针对永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor, PMSM)运行过程中内部参数变化和外部负载扰动影响控制性能的问题,提出了一种基于分数阶滑模观测器的PMSM分数阶积分滑模控制(Fractional order integral sliding mode control, FOISMC)策略。基于FOISMC技术,设计了分数阶积分滑模转速调节器,给出了能保证系统全局鲁棒性的全程积分滑模面设计方法。基于分数阶理论和滑模控制理论构造了分数阶滑模观测器,实现了对速度和转子位置角的高精度估计。利用滑模负载观测器对负载转矩进行了实时观测,并将观测到的负载转矩传递到转速控制器中,提高了系统抗负载扰动的能力。仿真实验验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于MRAS的低速永磁电机的无位置传感器控制

为解决低速复式永磁同步电机(PMSM)在工作环境下的稳定运行等问题,将基于模型参考自适应法(MRAS)的无位置传感器控制方法应用到电机的控制策略中.在控制系统中,根据电机的参考模型,建立了可调模型,基于合适的自适应规律进行调节,估算出了电机的转速和转子位置角;在Simulink环境下建立了基于模型参考自适应的无位置传感器控制仿真模型,并进行了仿真与分析.研究结果表明,该模型参考自适应法估算精度较高,稳态转速平稳且跟踪性能好,动静态性能较好,对电机给定转速和负载扰动的鲁棒性强,适应性好;但同时该方法对电机的参数很敏感.     

混合式步进电机无位置传感器的转子位置检测

借鉴永磁凸极同步电机无位置传感器控制原理,通过卡尔曼滤波理论和脉动高频电压信号注入法,在低速及零速下检测跟踪混合式步进电机转子位置.基于冲量等效原理和SPWM调制技术,实现步进电机驱动电压和高频电压的同时注入.     

基于高频脉冲法的SRM无位置传感器控制研究

针对传统开关磁阻电机(SRM)转子位置检测需要外接器件,增加了系统硬件成本和复杂性,降低了系统的可靠性等问题,对基于高频脉冲注入法无位置传感器控制方法进行了研究,根据脉冲注入相的不同,提出了两种基于电感分区法的非导通相注入高频脉冲估计转子位置的方法,总结了两种检测方法优缺点并结合运用;以12/8极4 KW三相开关磁阻电机为实验对象搭建了基于stm32的驱动控制系统,对高频注入法的转子位置估计的准确性进行了测试,并研究了分别使用两种检测方法时电机的运行状况。研究结果表明,应用该无位置传感器控制策略的开关磁阻电机控制系统能够实现对转子位置的准确估计,两种检测方法的结合可以实现SRM的无反转启动,并使启动后的电机运转稳定、可靠。     

机床用基于加性分解PMSM的滑模控制

针对机床用永磁同步电机（PMSM）控制驱动系统的复杂性和控制性能易受到负载扰动、非线性干扰等因素的影响,利用加性分解理论的优点将永磁同步电机（PMSM）驱动控制系统分解为主系统和辅系统。其中,辅系统采用基于改进的滑模控制方法,在保证系统的稳定调速性和鲁棒性同时,还有效地削弱了传统速度滑模控制器特有的抖振。而主系统采用了基于电流双闭环的跟踪策略,可以更好地控制驱动系统的响应性能,提高了该方法的工程实用性。仿真实验结果表明,该结构控制提高了系统的动态性能和鲁棒性,即可用于机床电机驱动系统。     

基于MRAS的永磁同步电机无速度传感器控制研究

研究了一种模型参考自适应系统(model reference adaptive system,MRAS)方案,用于永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)无速度传感器矢量控制系统的转速辨识。以PMSM为参考模型,电机的电流模型为可调模型。设计了自适应律PI调节器参数,达到了可调模型能稳定跟踪参考模型的目的,实现了PMSM无速度传感器矢量控制系统的转速和位置估算。仿真结果表明,所提出的转速辨识方法在高低速均能准确检测到转子的速度和位置,系统具有较好的鲁棒性和良好的动静态运行性能。     

开关磁阻电机全速范围无位置传感器转矩优化

考虑到目前开关磁阻电机无位置传感器都有其转速应用的限制范围,具有不能覆盖电机起动阶段全部速度范围的缺点,提出了基于滑模观测器和相电流梯度法相结合的全速范围无位置传感器技术,以滑模观测器为基础建立了转子位置估计误差校正模块。误差超过阈值时采用相电流梯度法估计转子位置,误差处在允许范围内采用滑模观测器法估计转子位置。仿真结果验证了方法的可行性,其能有效地减小因滑模观测器法估计转子初始位置误差较大引起的转矩波动,能够实现起动阶段转子位置的精确检测,确保了在全速范围内位置估计的精度。     

基于ESO及NTD的PMSM无机械传感器位置控制

在分析永磁同步电机(PMSM)系统模型的基础上,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)及非线性跟踪微分器(NTD)的PMSM无机械传感器位置控制系统。控制系统通过基于ESO及NTD的观测器实时观测出电机转子位置及转速,在此基础上实现PMSM无机械传感器位置控制。仿真和实验结果表明该系统结构简单,控制快速、准确、无超调,对于外界干扰具有较强的鲁棒性。     

基于SMO的开关磁阻电机无位置传感器控制仿真研究

针对开关磁阻电机中位置传感器的引入用所带来的结构复杂程度以及系统的成本的提高、电机可靠性以及坚固性降低等问题,提出了一种新的基于滑模观测器的开关磁阻电机无位置传感器控制方法:采用五点法磁链模型,结合滑模观测器实现了转子位置无位置传感器控制。该方法以转速以及电机转子位置作为状态变量,以实际磁链以及估算磁链的偏差作为滑模面,构建出了滑模观测器,对转子位置进行了间接检测。然后利用Matlab仿真软件搭建出了12/8极开关磁阻电机的仿真模型,并在Simulink环境下对开关磁阻电机进行了仿真研究。研究结果表明,所给出的无位置传感器控制方法可以有效地估算出电机的转速以及转子的位置,测量得到的转子位置误差小,具有较好的鲁棒性以及抗干扰能力,动态性能较好。     

基于矢量控制的BLDCM新型滑模控制器

针对反电动势为正弦波的直流无刷电机控制效率问题,研究了其控制方式,采用了矢量控制方法代替传统的方波控制,以提高电机运行效率,设计了一种新的指数趋近律积分型滑模控制器(sliding mode control,SMC),提高了直流无刷电机控制系统的抗干扰性及速度跟踪性。在滑模控制中引入新的趋近律可有效地抑制抖振问题,提高了滑模面的趋近速度,同时使得系统的超调得到显著的降低。采用了边界层可变的正弦饱和函数替代开关函数进一步削弱抖振,并对其进行了理论分析。最后根据所设计的控制方式通过Simulink进行了仿真验证。研究结果表明,所设计的速度控制器较传统的滑模控制器及积分型滑模控制器具有更好的抑制抖振和速度跟踪性能。     

基于FIR优化滤波的旋转高频信号注入法及其应用

针对传统旋转高频信号注入法中信号处理精度低、延时时间长及过程复杂等缺陷,提出一种基于有限冲激响应(finite impulse response,FIR)优化滤波的改进旋转高频信号注入法.该方法采用等纹波最佳逼近FIR滤波器提取高频电流信号,实现高频电流信号提取误差最小.通过对高频电流作外差处理,提取转子位置误差信号,省去旋转高频信号注入法中的同步轴系滤波单元,降低系统的复杂性.通过线性相位补偿,实现转子速度与位置估计最小延迟.构建无轴承永磁同步电机无速度传感器矢量控制平台,验证算法的有效性.仿真实验结果表明:通过离线优化设计FIR滤波器及线性相位补偿,该方法在全速范围内能够准确估计转子的位置与速度,与卡尔曼滤波相比,其估计精度更高,鲁棒性更强.     

基于MRAS的永磁同步电机无传感器控制

针对传统机械式编码器对永磁同步电机(PMSM)交流调速系统带来的高成本、易受干扰、可靠性低且难以在复杂环境中应用等问题,对永磁同步电机数学模型、速度闭环控制方法以及目前的无传感器控制技术进行了研究,提出了一种新型的基于模型参考自适应理论(MRAS)的速度估计方法。以永磁同步电机本身作为参考模型,以含有转速变量的定子电流方程作为可调模型,以波波夫稳定性理论为基础设计了自适应律,根据自适应律判断当两个模型等效时,输出的估计转速收敛于真实值,再对转速积分得到了转子位置,实现了无速度传感器的电机控制。研究结果表明,应用该无传感器控制策略的交流调速系统避免了机械式编码器带来的限制,能够在宽调速范围内准确估计转速,动态、静态性能良好,鲁棒性强。     

基于滑模观测器的无传感PMSM驱动控制系统的研究

为了研发一种可以取代传统有位置传感器的无传感器PMSM驱动控制系统,在分析滑模变结构控制理论(SMC)及永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上,建立起基于滑模观测器(SMO)的无传感PMSM矢量控制系统的数学模型,并搭建了采用id=0矢量控制策略的无传感PMSM矢量控制系统的仿真模型并进行仿真研究.结果表明,应用滑模...