基于双曲正切趋近律的永磁同步电机滑模控制

针对永磁同步电机基于指数趋近律滑模控制方法系统抖振大,控制器设计过程中参数整定复杂的问题,提出一种基于双曲正切趋近律的滑模控制方法。在原有指数趋近律基础上引入双曲正切函数,不仅保留了指数项趋近速度快的优点,还使系统抖振得到抑制,使控制器设计过程中参数整定得到简化。利用双曲正切趋近律设计了永磁同步电机的滑模控制器,并用李雅普诺夫函数证明了其稳定性。应用Matlab软件搭建了仿真模型并与传统指数趋近律控制方法进行比较,仿真结果表明该控制器与传统指数趋近律控制器相比超调更小,稳定性更高。     

改进指数趋近律的五相永磁同步电机滑模控制

针对五相永磁同步电机低速运行时,逆变器会输出不连续电流,产生转矩脉动;电机高速运行时,产生大量定子谐波电流,转速跟随能力和转矩平稳性受到影响.为保证五相永磁同步电机在全速域的快速平滑切换,提出了改进指数趋近律的五相永磁同步电机滑模控制策略.针对滑模控制中存在的抖振问题,提出改进指数趋近律,并将新型趋近律应用于一种非线性...     

考虑滑模抖振和扰动补偿的永磁同步电机改进滑模控制

针对永磁同步电机传统滑模控制系统中存在的滑模抖振、负载扰动、控制精度差等问题,提出了一种基于新型趋近率和改进型扩张状态观测器的永磁同步电机改进滑模控制策略。首先,针对滑模抖振问题,在速度环提出一种新型趋近率,结合积分滑模结构,设计了一种基于新型趋近率的积分滑模速度环控制器,并通过差分方程对新型趋近率的抖振抑制效果进行了分析。其次,针对扰动补偿问题,在扩张状态观测器中加入滑模控制率,以提高其自适应能力,设计了一种改进型扩张状态观测器,可以对扰动转矩进行估计,并将扰动转矩估计值作为前馈信号补偿给滑模速度环控制器;通过李雅普诺夫判据对所提控制策略的稳定性进行了推导说明。仿真结果表明:与传统滑模控制相比,所提控制策略可使电机在启动和受到负载扰动时系统响应良好,有效改善滑模抖振,提高转矩估计精度和系统控制精度。     

面向永磁同步电机负载转矩观测的自抗扰改进滑模控制

针对传统永磁同步电机滑模控制中存在的滑模抖振大及响应速度慢的问题,设计了一种新型趋近律,在传统指数趋近律的基础上加入可变比例系数并引入系统状态变量和滑模面的幂次项,减小抖振的同时提高了趋近速率。随后,为了避免引入转速误差的微分项,减小系统高频抖振,采用积分滑模面,设计了永磁同步电机改进滑模速度控制器。针对控制策略中负载扰动波动会导致系统控制精度降低、抖振增大的问题,设计了一种基于新型饱和函数的扩张状态观测器估计负载扰动,并将扰动估计值前馈至改进滑模控制器中,进一步提高了系统的抗扰性能。数值仿真结果表明：所提出的控制策略可显著提高电机动态性能和抗扰性。在电机受负载转矩波动影响时,比PI控制电机超调量减小约23.1%,响应速度提高62.5%,比传统滑模控制电机超调量减小约15.3%,响应速度提高50%。新型滑模趋近律还可以有效降低滑模抖振,与传统滑模控制器相比,采用改进滑模控制器电机抖振降低约50%。     

基于观测器的脉冲发生器复合滑模控制

针对表贴式永磁同步电机滑模控制系统中存在抖振、响应速度慢的问题,采用一种新型滑模控制器与改进型滑模观测器相结合的控制策略.提出一种新型趋近律,选用tanh函数作为开关函数,使得切换更加平滑.再引入终端吸引子,提高系统收敛速度,改善系统控制品质.设计改进型滑模观测器,将符号函数替换为连续函数,并对观测误差进行补偿,削弱抖振并且提高观测精度.建立基于新型滑模控制器和改进型滑模观测器的双闭环速度控制系统仿真模型,并与比例-积分(propor-tional-integral,PI)控制系统、基于指数趋近律的滑模控制系统做对比仿真实验.仿真结果表明:提出的控制策略可以有效地减弱抖振效应,增强系统的收敛性,并且能够更好地跟踪给定信号.     

永磁同步电机趋近率滑模控制

在永磁同步电机的矢量控制调速系统中,以永磁同步电机的数学模型为基础,采用变速趋近率滑模控制和一般趋近率滑模控制分别设计了转速调节器和电流调节器,通过李雅普诺夫稳定性理论证明了系统的稳定性.滑模控制器采用趋近率控制可以改善控制系统的动态品质.最后在Matlab/Simulink环境下搭建仿真模型并进行仿真验证.结果表明,文中设计的滑模控制系统转速响应快,抗干扰能力强.     

基于二阶扰动观测器的永磁同步电机电流控制

永磁同步电机速度伺服系统的电流环存在外部干扰和系统参数摄动,影响了PI控制的性能。本文利用系统输出与内模输出误差,设计一种新型的鲁棒内环扰动观测器,来估计系统不确定量补偿量。在保证系统鲁棒稳定性条件下,设计扰动观测器的动态响应为二阶系统,达到无稳态误差。实验仿真表明,增加了扰动观测器补偿的PI电流环控制系统,能够很好地抑制电流环中的扰动,减小电流波动,提高电流的跟踪精度。     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机自适应滑模调速控制

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)调速系统存在参数不确定性及负载扰动问题,提出了一种基于扩张状态观测器的自适应滑模控制方法.在系统模型存在参数不确定性及负载扰动情况下,通过扩张状态观测器对系统的总和扰动进行实时观测,并在控制过程中加以前馈补偿以降低系统总和扰动对控制精度的影响,提高系统的动态性能.由于系统观测误差上界无法精确获得,自适应滑模控制器中的切换控制增益采用参数自适应律来调节,可有效改善系统的抖振现象,保证系统输出高精度跟踪期望信号.仿真结果表明,与传统的比例-积分(proportional-integral,PI)控制方法相比较,提出的基于扩张状态观测器的自适应滑模控制方法具有转速超调量小,响应速度快,对系统的参数不确定性及负载扰动具有很强的抑制力,且能够有效减弱滑模控制的抖振问题和提高系统的鲁棒性能.     

永磁同步电机改进超螺旋滑模观测器矢量控制

针对传统超螺旋滑模观测器精确性差、收敛速率慢以及抖振较高的问题,提出了一种基于改进超螺旋算法的永磁同步电机转速观测技术。首先,采用一种分段指数型函数替代开关函数以消除因低通滤波器所产生的相位延迟问题,并设计自适应滑模增益以实现对不同速度情况下的稳定跟踪。之后,针对传统正交锁相环在电机转向改变时失效的问题,提出了一种改进正交锁相环,使其输出与旋转方向无关,从而实现对正反转的正确跟踪。最后,由于所提改进正交锁相环具有错误收敛点,且该错误会导致转子估计位置与实际位置存在180°相位差,设计一种调整函数以解决该问题。最后,仿真结果表明,相较于传统滑模观测器,提出的改进方法响应速度更快,动态性能更好。     

基于模糊神经滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

为了解决传统滑模观测器的抖振问题,提出了一种用于永磁同步电机的模糊神经滑模观测器。分析了滑模增益对抖振的影响,并采用模糊神经网络动态调整滑模增益以改善抖振,利用李雅普诺夫函数证明了模糊神经网络观测器的稳定性。利用锁相环方法提取转子位置与速度信息,减小由高频噪声引起的误差。仿真结果表明:改进后的滑模观测器能够对永磁同步电机转子位置进行精确辨识,有效地抑制了抖振,实现了高性能的永磁同步电机无传感器控制。     

基于滑模观测器与分数阶锁相环的无传感器PMSM矢量控制(英文)

提出一种基于滑模观测器与分数阶锁相环(FO-PLL)的无传感器永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)矢量控制算法.首先用滑模观测器估计出反电势,然后设计FO-PLL对转子位置和速度进行估计.切换函数采用饱和函数代替开关函数,有效地削弱了滑模观测器存在的抖振.所提出的FO-PLL包含一个可调的分数阶次r,因此与传统锁相环(PLL)相比,该FO-PLL具有一个额外的自由度,传统PLL也可以看成是FO-PLL的一个特例.通过选择合适的分数阶次r,能够获得更好的转子位置和速度观测性能.仿真结果证明了所提方法的有效性.     

基于等价输入干扰估计器的永磁同步电机速度控制

针对永磁同步电机中存在的受参数变化、负载扰动等不确定干扰的影响,提出了一种基于等价输入干扰估计器的永磁同步电机的构造与设计方法.利用组合状态观测器和低通滤波器,将真实的不确定干扰等效为系统的输入扰动,在此结构下控制器与估计器的设计满足分离原理.同时给出了系统线性二次型最优控制器的设计方法,以补偿等效的输入扰动对系统性能的影响.仿真结果表明设计的等价输入干扰估计器能有效地估计干扰,提高永磁同步电机的性能.     

基于准滑模观测器的转子位置精确估计

传统的滑模观测器采用开关函数,开关函数在切换过程中的高频抖动使得转子位置的估计出现一定的误差.通过对永磁同步电机的数学模型分析,提出用饱和函数代替开关函数,使得观测器处于准滑动模态,有效抑制高频抖动.同时,用扩展卡尔曼滤波器代替传统的低通滤波器,一方面进一步提高估计精度,另一方面省去低通滤波后的相位补偿.通过自适应的方式选取边界层的厚度,使得控制增益和抖动维持在最优状态.最后采用SIMULINK进行仿真,对方案的有效性进行验证.     

基于改进型指数趋近率的PMSM滑模控制

基于永磁同步电机的动态数学模型设计调速系统,采用以转子磁场定向id=0控制和SVPWM调制相结合的矢量控制,速度调节器采用改进型指数趋近率滑模控制方法。为了减少负载扰动的影响,提出一种负载转矩观测器,并对控制量进行补偿。Matlab仿真结果表明,与一般指数趋近率滑模控制相比,改进型指数趋近率滑模控制器能有效提高系统的静态、动态特性和鲁棒性,同时转矩观测器可以准确辨识转矩值,实时对扰动进行补偿。     

滑模观测器及其在无机械传感器永磁同步电机驱动系统的应用

为了取消永磁同步电机调速系统的机械传感器，电机转子的速度和位置通过测量定子电流和电压来估计，估计算法采用滑模观测器。采用逐段线性化处理技术，提出了一种滑模观测器在非线性系统中的新设计方法。根据这一方法，给出了用于永磁同步电机状态估计的具体算法。此算法简单，易于用数字计算机实现无机械传感器交流调速。通过数字仿真和实验测试，验证了所提算法的可行性。     

基于SMO的PMSM无速度传感器调速系统

为了进一步降低永磁同步电机调速系统的成本,提高系统的可靠性,设计了一种基于滑模观测器( SMO)理论的永磁同步电机( PMSM)无速度传感器调速系统。该系统使用滑模变结构理论估计电机的反电动势,滑模切换函数采用饱和线性函数代替了传统的符号函数,既可以有效地减少滑模变结构的‘抖振’效应,又容易在微控制器中实现。 SMO的输出经过低通滤波后,使用锁相环( PLL)快速计算出电机磁极位置和转速,作为系统反馈。最终算法通过STM32F103单片机实现。实验结果表明,SMO能够准确地观测出磁极的位置和转子转速,响应速度快,抖动较小,整个系统的转速调节时间小于0.2 s。该调速系统可以方便地应用于冰箱制冷系统、空调压缩机系统等低成本的永磁同步电机中。     

基于自适应扩展Kalman滤波器的永磁同步电机无速度传感器控制

通过引入一种基于Sage-Husa噪声估计器的自适应扩展Kalman滤波器,给出了一种永磁同步电机无速度传感器控制方案.选取定子固定坐标系下的电机模型,首先得到了基于扩展Kalman滤波器的永磁同步电机转速估计方程.在此基础上,结合Sage-Husa噪声估计器,得到了基于自适应扩展Kalman滤波器的永磁同步电机转速估计方程.仿真结果表明,基于自适应扩展Kalman滤波器的方法,不仅可以准确地估计出电机的转速和转子位置,而且可以自适应确定扩展Kalman滤波器的一个关键参数——系统噪声协方差矩阵.与传统的扩展Kalman滤波器方法相比,本方法具有更好的实用性.     

扇区细分的永磁同步电机直接转矩控制系统建模与仿真

传统永磁同步电机直接转矩控制系统转矩脉动大,且当考虑定子电阻影响时,其电压矢量选择在扇区分界线附近会出现错误,导致控制性能变差.分析了扇区细分的直接转矩控制系统,以传统6扇区分界线为中心再开辟6个扇区,将空间平面划分成12扇区,改进了电压矢量选择表.在MATLAB中对2种控制方法进行建模并仿真.结果表明,采用扇区细分的控制方法能够较好地抑制转矩脉动,具有更好的控制性能.     

非线性摩擦干扰下伺服系统模糊趋近律滑模控制

针对伺服系统由于受非线性摩擦力的影响而产生的"爬行"和"平顶"现象,提出了模糊趋近律方法,设计了基于T-S模糊模型趋近律的滑模控制器,并进行了实验和仿真研究. 实验和仿真结果表明:所设计的控制器能有效地消除低速"爬行"和"平顶"现象,提高伺服系统的跟踪精度;同时该控制器能显著降低常规趋近律滑模控制器的抖振问题,改善控制品质. 该控制器适用于控制品质要求高的伺服系统.