异步电机全分数阶矢量控制系统的设计与实现

为实现异步电机的高性能控制,提出了一种基于全分数阶PIλDμ控制器的矢量控制系统设计方法。根据分数阶控制器的数学特征,确定矢量控制系统中分数阶电流环控制器和分数阶电压环控制器的形式;根据相位裕量、幅值及增益鲁棒性准则求出分数阶控制器的参数;在数值仿真中,采用Oustaloup递归滤波器来实现分数阶算子的近似和有理化,对比了同样设计标准下整数阶控制器和分数阶控制器在横转速、转速变化和负载突变下的动态性能。对所提控制方法进行了实验验证,结果表明:相较于采用整数阶PID控制器系统,采用电流转速双闭环全分数阶PIλDμ控制器系统的跟随性能和抗扰性能更优,使用分数阶的矢量控制系统能使阶跃响应的超调量和调节时间分别下降24.84%和7.35%,在输入变化的系统中分数阶的动态降落为整数阶的22.5%。研究结果表明,所提分数阶控制器的设计方法可用于异步电机高性能矢量控制系统。     

基于DSP的无速度传感器异步电机矢量控制系统

为提高异步电机控制系统的可靠性和适应性 ,提出了一种基于 DSP(TMS32 0 C32 )的无速度传感器异步电机矢量控制系统 ,介绍了异步电机矢量控制的基本方程式 ,并根据这些基本方程式分别建立了改进的电压型转子磁链的估算模型和 PI自适应速度估计算法 ,并给出了部分仿真结果。系统的实验结果表明 ,这种基于 DSP的无速度传感器异步电机矢量控制系统具有良好的性能     

基于滑模变结构控制的异步电机调速系统研究

为提高异步电机调速系统抗干扰能力,改善其动态特性,以异步电机矢量控制系统为基础,针对电流环和转速环分别设计了电流滑模控制器和转速滑模控制器,并利用指数趋近律来削弱抖振,详细阐述了控制器设计步骤。利用MATLAB／SIMULINK对滑模控制系统进行仿真,并与PI控制系统进行对比分析。最后利用dSPACE实时仿真系统对异步电机滑模变结构控制系统进行实验验证。结果表明,所设计的异步电机滑模变结构控制系统动态特性更好,抗干扰能力更强。     

基于转矩角正切值的车用异步电机转子时间常数辨识

针对异步电机转子时间常数随温度和磁场饱和而变化,从而破坏定子电流励磁分量和转矩分量解耦条件,影响按转子磁链定向间接矢量控制系统动、静态性能的问题,提出了一种通过对比给定转矩角正切值与反馈转矩角正切值,并利用PI控制器来实时辨识异步电机转子时间常数的方法。对转矩角正切值与转子时间常数之间的关系进行了理论分析,推导了异步电机反馈的转矩角正切值计算公式,建立了MATLAB/Simulink环境下异步电机矢量控制系统的数学模型及基于转矩角正切值的转子时间常数辨识模型,并进行了仿真验证。仿真结果表明,这种基于计算转矩角正切值的异步电机转子时间常数辨识方法能够准确辨识出电机的实际转子时间常数,验证了该方法的正确性和可行性。     

三相电压型PWM整流器滑模变结构直接功率控制

摘 要：本文提出了一种基于滑模变结构控制理论的三相PWM整流器直接功率控制方案,它利用滑模变结构控制系统的鲁棒性和动态性能较好、参数整定简单的优点,解决了传统上基于PI算法的直接功率控制系统抗扰性能差、对PI控制参数较敏感、网侧电流总谐波含量（THD）较大的缺点;在MATLAB/SIMULINK环境中建立仿真模型,对滑模控制和PI控制两种方案进行仿真比较,结果表明滑模控制方案明显优于PI控制方案.     

基于自抗扰控制器的电动轮自卸车的控制与仿真分析

针对矿用电动轮自卸车的变频调速矢量控制系统中感应电机参数时变严重,控制鲁棒性差的难题,提出了一种基于变结构自抗扰控制器的感应电动机变频调速系统控制方案,将转子电阻时变看作磁链子系统的一种内扰,负载干扰对转速子系统的影响作为转速子系统的外扰,通过扩张状态观测器对不确定扰动予以估计和补偿.该方案有效地解决了参数时变对矢量控制系统解耦性能的影响,动态控制性能优于传统PI调节器,仿真结果验证了方案的合理性与有效性.     

基于自抗扰控制器的异步电机矢量控制

针对异步电机的高性能鲁棒问题,采用自抗扰控制理论,设计并实现了基于自抗扰控制器的异步电机矢量控制方案。将电机模型中的耦合项及参数摄动视为系统扰动,采用扩张状态观测器进行观测并加以补偿,简化了系统结构,提高了响应速度。为减小运算量,对自抗扰控制器的典型结构作了简化处理,使控制周期缩短约1/2,提高了实时控制性能。仿真和物理实验表明,该文研究的基于自抗扰控制器的矢量控制系统,在70%额定负载突卸情况下的动态速升仅为0.8%,动态性能优异,对转子参数变化也具有较强的鲁棒性。     

两种控制方法在异步电机矢量控制系统上的比较研究

扰动或负载的加入对异步电机的矢量控制系统会产生影响,使系统性能变差,基于PID的异步电机矢量控制可以使系统性能获得一定的改善.文中提出了一种新的方法,介绍了基于滑模变结构的异步电机矢量控制,对滑模变结构电流控制器进行了设计并选取合适的控制参数.仿真了两种方法下的系统控制,结果表明新方法比传统的P1D控制更有效.     

异步电机矢量控制系统仿真研究

目的给矢量控制的异步电机工程设计提供理论依据及必要的系统参数。方法根据异步电机三相坐标系下数学模型,运用转子磁场定向矢量控制原理,在MATLAB／SIMULINK平台上搭建了异步电机矢量控制仿真模型。结果仿真结果表明,该矢量控制系统能迅速响应负载转矩变化,具有良好的动静态性能。结论异步电机矢量控制系统结构简单,控制精度高,可满足实际工程中交流调速的高性能要求。     

改进无差拍的永磁同步电机自抗扰控制策略

传统永磁同步电机（PMSM）矢量控制系统受到外界干扰时,容易引起转速、电流剧烈波动。基于这些问题,提出了基于改进无差拍电流预测控制（DPCC）的永磁同步电机自抗扰控制（ADRC）策略。首先,设计自抗扰控制器用于转速环,代替传统的PI控制器,自抗扰会根据扰动强弱自我调节;其次,将改进的无差拍电流预测控制用于电流环,提高了整个系统的控制精度;最后,在Matlab/simulink进行仿真,将速度环ADRC+电流环改进的DPCC,分别与传统PMSM矢量控制系统及速度环PI+电流环改进的DPCC进行对比,结果表明：与传统PMSM矢量控制系统及速度环PI+电流环改进的DPCC控制系统相比,速度环ADRC+电流环改进的DPCC控制系统的超调量更小,抗干扰能力更强。     

基于新型趋近律和扰动观测器的永磁同步电机滑模控制

为了提高永磁同步电机的转速控制性能,克服扰动对伺服控制的影响,提出了一种基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法.设计了一种新型趋近律,以解决传统趋近律滑模面趋近时间和系统抖振之间的矛盾,提高系统响应快速性.综合考虑系统存在内部参数摄动和外部负载扰动,设计了滑模扰动观测器,并将观测值前馈补偿到速度控制器输出端;将观测器切换增益设计为扰动观测误差的函数,以削弱滑模观测值抖振.仿真结果显示,与传统趋近律相比,采用新型趋近律可有效提高系统的响应速度,快速准确的跟踪速度阶跃信号;滑模观测器可准确的观测系统扰动的变化;当系统加入负载扰动时,PI控制最大转速波动值为75 r·min-1,而基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制最大转速波动值较小为30 r·min-1,鲁棒性更好.实验结果显示,采用基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法可以快速跟踪400 r·min-1的速度指令,调节时间为0.12 s,稳态跟踪误差为±4 r·min-1,且转速无超调;滑模观测器可准确无超调的估计系统扰动值,进一步提高系统的抗扰动性能;当电机以400 r·min-1稳速运行时,加入0.6 N·m的负载扰动,基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法最大转速波动为23 r·min-1,与PI控制相比,转速波动减小了8%.上述仿真和实验结果具有较好的一致性,表明基于新型趋近律和扰动观测器的滑模控制方法可以有效抑制滑模控制系统的抖振,提高转速控制系统的鲁棒性和动态响应性能.     

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。     

运动光电成像跟踪系统视轴稳定伺服控制设计研究

在对运动光电成像跟踪系统瞄准线视轴稳定单速度环伺服控制结构分析的基础上，提出一种由速度内环和稳定外环组成的串级伺服控制结构，其中速度内环和稳定外环分别由直流测速机和速率陀螺构成闭环反馈．内环调节器采用由模拟硬件实现的有源PI校正，稳定外环采用积分自调整PID复合控制策略．理论分析表明该方法能够将系统抗摩擦力矩干扰和隔离载体扰动功能由内、外速度环分开实现，系统抗干扰性、参数变化敏感性等较单环控制有较大提高．在稳定跟踪模拟转台上的仿真及测试实验显示基于DSP实现的串级控制能够更有效地隔离系统中各种扰动影响，控制性能优于单速度环控制，验证了所采用控制方式的有效性．     

PMSM speed control using adaptive sliding mode control based on an extended state observer

In this study,a composite strategy based on sliding-mode control( SMC) is employed in a permanent-magnet synchronous motor vector control system to improve the system robustness performance against parameter variations and load disturbances. To handle the intrinsic chattering of SMC,an adaptive law and an extended state observer( ESO) are utilized in the speed SMC controller design. The adaptive law is used to estimate the internal parameter variations and compensate for the disturbances caused by model uncertainty. In addition,the ESO is introduced to estimate the load disturbance in real time. The estimated value is used as a feed-forward compensator for the speed adaptive sliding-mode controller to further increase the system's ability to resist disturbances. The proposed composite method,which combines adaptive SMC( ASMC) and ESO,is compared with PI control and ASMC. Both the simulation and experimental results demonstrate that the proposed method alleviates the chattering of SMC systems and improves the dynamic response and robustness of the speed control system against disturbances.     

High Performance Position Control System Based on SR-PM Motor

A position control system was developed using a synchronous reluctance permanent magnetic (SR-PM) motor with the field oriented control (FOC). To get satisfactory control performance, a fuzzy adaptive proportion integration (PI) controller was used rather than a conventional PI controller for the position control. The controller tunes the PI parameters online with fuzzy logic, based on the error and the change of the error between the feedback and reference position. The superiority of the fuzzy PI controller compared to conventional controller is illustrated by simulations and experiments which confirm that the fuzzy PI controller effectively restrains overshoot of the position response. As a result, the servo system gives satisfac- tory steady state and dynamic performance.     

A study of EV induction motor controller based on rotor flux oriented control

Induction motor is a multi-parameter, non-linear and strong coupling system, which requires efficient control algorithms. In this paper, rotor flux oriented control （FOC） algorithm based on voltage source inverter-fed is deduced in detail, including stator voltage compensation, closed-loop PI parameters＇ calculation of torque and rotor flux. FOC＇ s Simulink model is setup to simulate torque and rotor flux＇s response. At last, the experimental results are shown.     

基于神经网络的三相Vienna整流器全局快速终端滑模控制

针对Vienna整流器采用传统PI控制输出电压超调大,功率因数低,当系统参数发生变化时难以收敛,对交流侧输入电流干扰大等问题,提出一种基于神经网络的全局快速终端滑模控制策略。针对系统参数在实际环境中发生摄动和受到外界扰动,重新建立系统的不确定模型,将不确定项合并为总扰动并利用所建立自适应神经网络对其进行估计,并运用Lyapunov定理证明该非线性控制系统在系统参数摄动及外界扰动中可实现有界稳定。仿真结果表明:利用该方法提高了Vienna整流器功率因数,有效优化了输出电压超调高的问题并且有效降低了系统的谐波污染。最后搭建了实物样机,实验结果验证了上述结论的正确性。采用文中方法电压未出现超调,并且稳态响应时间减少了69%,切换负载电压波动减少了87%,动态响应时间减少了84%,谐波含量减少了68%。     

基于干扰观测器的飞行仿真转台滑模控制器

针对飞行仿真转台中干扰观测器(DOB)对等效干扰项估计不足而影响跟踪精度的问题,提出一种基于DOB的滑模变结构控制器(SMVSC).它引入了附加干扰补偿项以及跟踪指令的速度信号和加速度信号,定义了一种新的滑模趋近律形式,并满足系统广义滑模存在条件.通过某单轴飞行仿真转台的实验结果表明,与传统的比例微分(PD)控制器+DOB方案相比,该控制方案提高了跟踪精度,同时,对系统参数变化和力矩扰动也具有更强的鲁棒性.     

输入受限非线性系统的自适应零误差跟踪控制

针对非线性系统面临的不确定动态、未知外部扰动和输入受限问题，提出了一种考虑输入饱和的零误差跟踪控制器。首先将系统的未建模动态和外部扰动综合为有界的“总扰动项”，进而设计控制律和自适应律补偿这一扰动项，使跟踪误差渐进收敛至零而不仅仅收敛至有界的紧集内。相比于传统的考虑不确定动态和外部扰动的非线性控制方法，所提控制方法的控制器结构更加简单，跟踪精度更高。此外，通过设计辅助误差补偿系统，使得控制器能较好地应对输入饱和情形，在饱和情形消失后，补偿信号能够渐进收敛至零。最后，通过仿真验证了所提方法的有效性。