基于旋转坐标系IPMSM的容错控制策略研究

针对内置式永磁同步电机(IPMSM),当以旋转变压器为位置传感器发生严重故障时,提出了一种故障诊断及容错的方案。采用了基于旋转坐标系的改进滑模观测器算法和TypeⅡ型跟踪环路转子位置和角速度提取算法,用于IPMSNM的转子位置和角速度的估算。利用估算数据分析并检测位置传感器是否出现故障,并采用加权算法实现故障情况下系统的平滑切换。通过搭建MATLAB/Simulink仿真模型对设计的方案进行验证,输出的结果显示了此方案具有较好的容错控制效果,说明了提出的这个方案可行性和有效性。     

具有干扰抑制的PI观测器的设计及其应用

首先利用线性矩阵不等式设计了比例积分观测器,并在外界干扰是能量有界的情况下,设计了具有干扰抑制的状态观测器,使得干扰对状态估计的影响具有给定的H∞性能。然后将故障估计结果和干扰抑制作用同时加入到控制律当中,使得所设计的系统在跟踪给定的参考模型的同时,也能得到系统所受的外界故障估计。最后通过仿真实例验证了所设计的观测器和所提出的控制方法的有效性。     

基于对称电压矢量组的直接转矩控制

提出了一种新型的直接转矩控制策略和定子磁链观测误差校验方法。通过分析SPWM的特点,设计出基于对称电压矢量组的调制方法,并探讨了采用此方法时三相桥式电压型逆变器的电压输出能力。该调制方法获得方向任意且大小可控的等效电压矢量,以此控制定子磁链的幅值和旋转速度,从而达到对输出电磁转矩的有效控制,并获得恒定的器件开关频率。利用电压矢量组所具有的对称性,对积分获得的交流电动机磁链幅值和位置角的误差进行校正。该方法可以明显减少感应电动机定子磁链、电磁转矩和电流的波动,而转矩的快速响应仍能保持。具有鲁棒性强、开关频率恒定的优点。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于滑模观测器估计误差反馈的永磁同步电机转速控制策略

针对高精度伺服调速系统的永磁同步电机(PMSM)响应速度慢、转速跟踪性能差和转矩脉动大等问题,提出一种基于滑模观测器(SMO)估计误差反馈的永磁同步电机转速控制策略。首先,在永磁同步电机矢量控制基础上设计以滑模观测器转速估计误差实时分配转速PI控制和滑模控制(SMC)的复合控制策略; 其次,利用滑模观测器转速、转角估计误差设计转角速度补偿调节器对转速实时补偿,由此进行误差的转速补偿控制。最后,结果表明基于滑模观测器估计误差反馈的永磁同步电机转速控制策略相较于PI控制和滑模控制具有较小的超调量、良好的平稳性和较强的抗扰能力等优点     

一种适合DTC应用的非线性正交反馈补偿磁链观测器

提出一种适合永磁同步电机直接转矩控制的非线性正交反馈补偿定子磁链观测器，从确保磁链和反电势正交的角度出发，保证电机在宽运行范围定子磁链观测的准确性，能有效解决传统磁链观测器存在的直流漂移、磁场饱和及电机极低速运行时磁链观测不准等问题。新型观测器结构简单，无需PI调节，没有非线性饱和限幅环节，对电机参数鲁棒性好，且易于工程实现。针对一台2 kW永磁同步电机，采用数字信号处理器DSP对所提出的观测器进行了数字化实现。实验表明，该观测器能在宽速度范围内精确地估算电机定子磁链，实现永磁同步电机直接转矩控制系统的高性能控制。     

永磁同步曳引机变频调速系统的内模控制

永磁同步曳引机是典型的非线性多变量强耦合系统,在同步旋转坐标系下dq轴电流存在耦合,传统的PI控制器无法实现解耦,提出一种基于内模控制原理和空间矢量算法相结合的高性能永磁同步曳引机解耦控制方法,用内模控制策略控制理想电机模型,对定子电流交叉耦合电势动态解耦,提高系统的动态响应性能,同时在整个电流闭环过程中对参数摄动和外扰动具有良好的鲁棒性,这种方法不需要额外的电机参数和检测硬件,试验结果验证了这种方法有效可行。     

基于自适应滑模观测器无位置传感器PMSM控制方法研究

针对无位置传感器永磁同步电机控制存在的转子位置与转速估计精度不高的问题,结合自适应算法设计了一种新型的自适应滑模观测器。滑模自身机制引起的系统抖振问题是影响电机转子位置与转速估计的最大因素。为了降抖减振,采用连续的sigmoid阈值函数代替sign符号函数;提出一个反电动势自适应估计环节代替传统的低通滤波器,提高反电动势估计精度;此外为了降低转子位置及其转速的估计误差,采用锁相环对其进行估计。最后,基于200W的PMSM搭建实验平台对上述改进算法进行验证。结果表明:电机转子位置与转速估计稳态误差分别为0.129 rad、79 r/min,能够实现无位置传感器PMSM高精度控制。     

基于角度观测器的旋转变压器解码算法研究

根据旋转变压器的工作原理和伺服驱动系统的控制方式,研究了一种基于DSP TMS320F2812的Resolverto-digital解码算法,即角度跟踪观测器。该算法为二阶状态观测器,解码误差可渐近收敛至零。与反三角函数法、标定查表法和基于激励信号采样保持的估算法相比,该算法无需通过微分计算即可获得角度信息,具有更强的抗干扰能力,与基于锁相环的角度跟踪法相比解码精度更高,与专用的旋变解码芯片相比,简化了电路设计,降低了成本,提高了可靠性。仿真和实验结果表明了该算法的正确性。     

采样系统慢时变扰动比例积分观测器鲁棒控制

针对控制系统存在扰动或噪声使传统观测器存在较大观测误差问题,依据鲁棒控制理论,采用线性矩阵不等式(LMI)方法,设计了鲁棒H2/H∞全维状态比例积分观测器。研究了系统存在慢时变扰动情况下,采样系统基于比例积分观测器的状态观测效果及鲁棒稳定性,得到了一类充分条件,给出了观测器比例增益、积分增益、控制器增益以及鲁棒H2性能指标的求解方法。仿真结果表明,所设计的观测器计算量小,鲁棒性强,提高了状态观测精确度。     

离散广义系统无振控制的几点分析

通过讨论离散广义系统中的无振控制以及带有外加扰动的鲁棒控制问题，提出了在Ex（t）或x（t）不能直接得到时，设计观测器，采用了与众不同的输入u＝kEx（t），同时研究了在此输入情况下系统的正则性，无振控制及分离性．