转子电阻对DTC控制系统低速性能影响分析及修正方案

在设计的一种基于自适应磁链观测器的无速度传感器感应电机直接转矩控制系统基础上,运用Lyapunov稳定性理论,构造新型Lyapunov函数,推导出转子速度和转子电阻的自适应辨识率,从理论上严格证明了磁链观测器的稳定性.同时利用LMI工具箱,求解双线性矩阵不等式,得到自适应观测器的增益矩阵,使得磁链观测器的稳定性在包括零点在内的足够大的对称区间里得到保证,从而保证了系统在全速范围内稳定运行.通过仿真和试验,对转子电阻变化对直接转矩控制 系统低速性能的影响进行了仿真研究.研究结果表明:转子电阻变化对直接转矩控制低速性能有较明显的影响,同时,给出的转子电阻辨识方案对直接转矩控制低速时的速度辨识有很好的修正作用.     

一种新型的基于自适应磁链观测器的速度辨识

提出了一个基于自适应磁链观测器的速度辨识方案。应用Lyapunov稳定性理论,观测器的增益借助于Matlab中LMI工具箱求解一线性矩阵不等式得到,它解决了采用极点配置的自适应速度观测器存在不稳定区域的问题。利用速度估计自适应机构和矢量控制方案设计了无速度传感器感应电机矢量控制系统。仿真结果表明提出的鲁棒自适应观测器在全速范围内具有很好的稳态和动态性能,并具有很好的鲁棒性。     

三电平无速度传感器发电状态下稳定性的改进

在分析无速度传感器自适应观测器原理的基础上,指出了常规自适应观测器构造中存在的问题,对低速发电工况下不稳定问题进行了分析,提出了一种改进的自适应观测器,结合三电平逆变器直接转矩控制系统进行仿真研究.仿真结果表明,所提出的自适应观测器在全速范围内具有良好的稳态和动态性能,改善了低速发电状态下的稳定性.     

感应电机直接转矩控制系统变结构MRAS速度辨识

基于变结构控制和自适应控制理论,提出了一种模型参考变结构(MRAS-VS)观测器,用于感应电机无速度传感器直接转矩控制系统的转速辨识.该法将变结构和模型参考自适应(MRAS)进行有机的整合,选择转子磁链电压模型和电流模型分别作为参考模型和可调模型,采用两模型输出的偏差构造了一个滑模面.理论分析和仿真结果表明,所提出的感应电机无速度传感器直接转矩控制系统的转速辨识方法具有较高的转子磁链观测准确度,因而改善了转速估计的动静态性能.     

无速度传感器感应电机控制中定子电阻辨识策略研究

在对基于模型参考自适应方法(MRAS)的无速度传感器感应电机矢量控制系统分析的基础上,提出了一种基于MRAS的电机定子电阻在线辨识策略,分析了定子电阻的变化对转速估算的影响,利用李雅普诺夫定理在保证系统全局渐近稳定的前提下推导出定子电阻的自适应辨识公式.基于Matlab/Simulink仿真环境,对无速度传感器感应电机矢量控制系统定子电阻辨识进行了仿真.仿真结果表明,提出的定子电阻估算方法辨识效果较好,采用辨识后的电机定子电阻提高了转速估算的精度,改善了无速度传感器控制系统的动态性能和稳态性能.     

矢量控制系统中转子电阻辨识方案的仿真研究

设计了一种基于自适应磁链观测器的无速度传感器感应电机矢量控制系统,给出了转速和转子电阻的辨识率,保证了系统在全速度范围内能够稳定运行。通过仿真和实验,对转子电阻随温度的变化对无速度传感器控制系统的影响进行了模拟研究。研究结果表明:给出的转子电阻的辨识方案具有更快的收敛速度;转子电阻的辨识对电机的速度辨识具有很好的修正作用。     

基于强跟踪滤波器的PMSM无速度传感器DTC策略

针对扩展卡尔曼滤波器(EKF)对模型误差鲁棒性差的问题,提出了基于强跟踪滤波器(STF)的永磁同步电机(PMSM)无速度传感器直接转矩控制(DTC)策略,该方法利用永磁同步电机定子坐标系下的非线性数学模型和强跟踪滤波技术建立了STF观测器,从而实现了对电机定子磁链、转速和转子位置的实时在线观测。仿真结果表明,STF观测器可以准确地观测出电机定子磁链和转速,同时与EKF观测器相比,该观测器对于系统参数摄动、外部干扰等系统模型失配具有更强的鲁棒性。     

基于人工鱼群算法的BP神经网络速度辨识器

为实现无速度传感器直接转矩控制,有时采用神经网络转速辨识器,但前馈神经网络结构难以确定,运用BP算法时又极易陷入局部解.将改进人工鱼群算法与BP算法相结合的IAFSA+BP算法,实现了人工鱼群算法的全局搜索能力与BP算法的局部寻优性能的互补结合.将所设计的神经网络转速辨识器运用到直接转矩控制系统当中,利用MATLAB/SIMULINK进行无速度传感器控制系统的建模仿真实验结果表明,该算法具有良好辨识效果.     

感应电机无速度传感器模糊控制仿真研究

基于Takagi-Sugeno（T-S）模糊模型,提出了一种感应电机的模糊转速磁链观测器,并实现了一种新的感应电机无速度传感器模糊控制方法。该方法利用Lyapunov稳定性理论分析了观测器的稳定性,通过求解受线性矩阵不等式（LMI）约束的广义特征值问题来得到观测器的反馈矩阵。在Matlab软件平台上,利用SimPowerSystems Blocks（PSB）电气模块和Simulink通常模块搭建了基于模糊观测器的无速度传感器控制系统,仿真实验验证了该系统的正确性。仿真结果表明该方法在全速度范围各种工况下都能稳定工作,准确观测定子磁链和转速。

Abstract：

Based on Takagi-Sugeno （T-S） fuzzy model,a fuzzy speed and flux observer of induction motor （IM） was proposed and a novel speed sensorless fuzzy control for IM drives was developed based on fuzzy observer design. This method utilized Lyapunov stability theory to analyze the stability for the observer. The observer gains were obtained by solving a generalized eigenvalue problem （GEVP） under linear matrix inequality （LMI） constraints. The speed sensorless control system of IM drives on the basis of the fuzzy observer was built with PSB blocks and Simulink blocks in Matlab platform and verified by simulation results. The simulation results indicate that the proposed method could operate stably in whole range of speed with preferable observation precision of stator flux and rotor speed.     

风力发电模拟器的控制策略研究

为了解决在实验室里进行风力发电技术研究的问题,设计了风力发电模拟器。针对风力发电模拟器的特点,建立了执行元件的数学模型。采用无速度传感器直接转矩控制算法对模拟器进行控制。在风力发电模拟器上的仿真和实验结果表明,采用这种控制策略的感应电机的输出轴转速可以实时跟随风速给定信号的变化,并且迅速达到稳定,稳态精度很高,具有很好的动态性能。     

基于自适应观测器和自抗扰控制的PMSM直接转矩控制

提出一种新的自适应观测器,用于永磁同步电机直接转矩控制系统的定子磁链和定子电阻估计。该观测器利用静止坐标系下的电压模型估计定子磁链,采用转子坐标系下的电流模型估计定子电流,把定子电流估计误差通过增益矩阵作为反馈信号。定子电阻自适应律根据李亚普诺夫稳定性理论推出,观测器的增益矩阵采用极点配置方法得到,观测器的收敛性根据李亚普诺夫稳定性分析来保证。此外,采用自抗扰控制技术设计了速度控制器,该控制器能对负载扰动进行估计和补偿。仿真结果证明了所提自适应观测器的有效性和自抗扰控制器的抗负载扰动能力。

Abstract：

A new adaptive observer was proposed to estimate the stator flux and stator resistance in the direct torque controlled permanent magnet synchronous motor （PMSM） drive. The stator flux was estimated by using the motor voltage model in the stationary frame, and the stator currents were estimated by using the motor current model in the rotor frame. The current estimation errors were then used as feedback signals through a gain matrix. Stator resistance adaptive law was developed based on Lyapunov stability theory. The observer gain matrix was obtained by using the pole placement method. The stability of the adaptive observer was guaranteed by the Lyapunov stability analysis. In addition, a speed controller was designed based on active disturbance rejection control （ADRC） technique to estimate and compensate the load disturbance. Simulation results have confirmed both the effectiveness of the adaptive observer and the anti-load-disturbance performance of the active disturbance rejection controller.     

一种新型永磁球形步进电机伺服控制研究

针对一种新型永磁球形步进电机,运用卡尔丹角旋转建立了转子固连坐标系下转子动力学模型。在此基础上按照转子作连续轨迹运动的要求用计算力矩法设计了一种伺服控制策略,进行控制参数整定的同时获得转子运动的期望转矩,并使用李亚普诺夫方法分析了该运动控制的稳定性。最后结合已得的转矩模型,提出了一种定子线圈电流控制的控制方案,并进行了仿真实验。     

基于负载观测器的永磁同步电机能量成型控制

针对永磁同步电机(PMSM)负载转矩已知和未知情况,采用能量成型控制方法和负载观测器技术,研究了PMSM的建模与速度控制问题。建立了PMSM的端口受控哈密顿系统模型,给出了闭环系统期望的哈密顿函数,配置了期望的互联和阻尼矩阵,设计了系统的控制器和负载转矩观测器,分析了系统平衡点的稳定性。仿真结果表明,所提出的方案对负载转矩已知和未知情况具有很好的转速控制性能和负载扰动抑制能力。     

一类非线性大系统的鲁棒变结构观测器

研究了一类具有结构和参数不确定性的非线性关联大系统状态观测器设计问题。在假定非线性系统的线性部分是可观测、不确定性和关联项满足Lipschitz条件的情况下,利用变结构控制的思想提出了一种非线性状态观测器设计方案,并证明了该观测器的指数收敛特性。所设计的观测器对结构和参数不确定性具有较强的鲁棒性。最后给出仿真研究说明了所提方法的有效性。     

基于广义预测算法的直接转矩控制仿真

针对电动汽车电机驱动控制系统结构复杂且系统性能受负载不确定性影响的缺点,提出了一种用于永磁同步电动机广义预测控制方法。从驱动系统动力学方程出发,建立了不依赖电机控制参数的驱动系统CARIMA模型,并采用广义预测算法对驱动系统的给定转矩进行了控制;为了获得良好的变速性能,实现了基于GPC的PMSM驱动系统的直接转矩控制;最后对系统变速过程进行了仿真。仿真结果对比表明,这种控制结构和方法能够实现对转矩变化的有效控制,使速度变化具有较好的平缓控制效果,在工程实际中有很大的应用潜力。     

船速复合误差调节器半实物仿真及稳定性分析

船舶航速的稳定性主要取决于主机负荷调节系统的响应特性,为抑制负荷扰动,提高船舶航速的控制精度,提出了基于Lyapunov方法的船速复合误差调节器,并进行了稳定性分析,实现了船速自适应控制。在实验室条件下,建立了船速复合误差调节器半实物仿真系统。仿真结果表明,在系统模型不确定性的情况下,船速复合误差调节器能提高系统抗干扰能力和船舶航速的稳定性。     

大型变速风力发电机组的自适应模糊控制

控制技术是风力发电机组安全高效运行的关键。风力发电机组是复杂多变量非线性系统,具有不确定性和多干扰等特点。本文提出使用模糊逻辑推理系统得到低风速时的发电机参考转速,该方法无需测量风速,避免了风速测量的不精确性。根据机组的运动方程,采用最近邻聚类学习算法建立发电机电磁转矩自适应最优模糊控制,低风速时获得最大风能利用系数。算法综合考虑风力发电机组的机械特性和电气特性,系统辨识作为控制算法的一部分自动执行。高风速时,变论域自适应模糊控制器控制桨距角,机组能准确地保持在额定功率发电。仿真结果表明了本文提出方法的有效性。