新型非奇异终端滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

为了实现对永磁同步电机无位置矢量控制系统所需的转子位置和速度的准确估计,提出一种基于跟踪微分器的新型非奇异快速终端滑模观测器(NFTSMO)。首先,构建积分型非奇异快速终端滑模面,使电流观测误差在有限时间内快速收敛到零,避免了终端滑模存在的奇异问题及传统非奇异终端滑模面中微分状态带来的噪声;然后,结合具有终端吸引子的低抖振切换控制设计滑模控制律,经过跟踪微分器获得平滑的反电动势估算值,减小了传统滑模观测器中低通滤波器引起的相位滞后;最后,基于锁相环原理,从观测的反电动势中调制出转子位置和速度信息。仿真结果表明,采用文中提出的新型滑模观测器可以实现对永磁同步电机转速的准确估计,转速最大估计误差在±1r/min之间,且估计的转子位置无相位滞后,误差小,系统动、静态响应好。与传统滑模观测器相比,该新型滑模观测器具有收敛速度更快、跟踪精度更高、反电动势抖振更小的特点,当系统存在负载扰动及参数摄动时,仍然能够准确地估算出电机转子的位置和速度,具有较强的鲁棒性。     

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.     

基于Super-Twisting滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

针对永磁同步电机矢量控制系统的高性能要求,提出一种基于二阶super-twisting滑模理论的永磁同步电机转子反电动势观测器.对电机反电动势观测值进行运算处理得到电机转子位置与转速,并采用矢量控制对电机转速进行控制,从而实现永磁同步电机的无传感器控制.根据Lyapunov稳定性理论,该观测器的收敛特性,super-twisting算法相比于传统一阶滑模算法极大地削弱了系统的抖振,降低系统超调的同时减小了系统调整时间.仿真和实验结果均表明该方案可有效实现转子位置与转速的估算,且系统具有良好的鲁棒性和动态响应能力.     

基于新型双滑模的永磁同步电机无传感器矢量控制

为了降低传统滑模观测器（SMO）存在严重的高频抖振、提高转子位置和电机转速估算精度以及降低速度环传统比例积分控制（PI）超调量过大等问题,提出一种基于高阶滑模观测器与新型滑模速度控制器相结合的永磁同步电机无传感器矢量控制方法,用高阶滑模观测器代替传统滑模观测器,用新型滑模转速控制器代替传统比例积分转速控制器。最后通过用Matlab/simulink进行模型搭建与仿真分析,通过与其他常用的控制方式对比,结果表明新型双滑模控制的控制方式,转速的超调量与抖振更小,转子位置估计更加准确,并基本无抖振,提高了整体的观测精度,抑制了系统的高频抖振,提高了永磁同步电机的动态和稳态响应。     

参数自适应的永磁同步电机无速度传感器控制

针对永磁同步电机无速度传感器控制时,模型参数变化引起观测器误差的问题,提出了一种模型参数自适应的观测器设计方法. 运用双无迹卡尔曼滤波的双估计方法,在通过模型估计系统状态的同时,利用估计所得到的系统状态再估计系统模型参数,从而实现模型参数的自适应控制. 试验结果表明,双无迹卡尔曼观测器在永磁同步电机的无速度传感器控制中,对系统状态和模型参数的估计准确有效,达到了预期的控制效果,实现了模型参数的自适应控制,使控制精度有所提高.     

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。     

改进型滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制策略

针对永磁同步电机(PMSM)实际运行时定子电阻和电感常发生随机变化的情况,提出了一种可进行永磁同步电机无传感器控制的定子电阻和电感在线辨识的改进型滑模观测器。为了削弱系统高频抖振,用近似饱和函数代替开关函数;基于Lyapunov稳定性理论,在保证观测器稳定性的同时,进行定子电阻和电感参数辨识,并将其反馈到观测器模型,实时修正观测器模型参数,从而提高估算精度;采用锁相环技术计算出转子位置和速度信息,将其反馈到电机控制系统。数值仿真结果表明,改进型滑模观测器能够快速、准确地跟踪转子位置,估算转子速度,且能辨识定子电阻和电感值并进行反馈,实现永磁同步电机无传感器控制。     

基于模糊滑模观测器的PMLSM的速度位置估计

针对永磁同步直线电机无传感器控制直线驱动系统中,速度和磁极位置难以快速准确估计的问题,提出了一种结合滑模观测器与模糊控制各自优点的模糊滑模观测器速度位置估计新方法。仿真结果表明,模糊滑模观测器能够在柔滑抖振和稳态误差之间找到平衡,保持系统的鲁棒性和控制精度,提高系统的响应速度。该观测器能够高速、精确地估计电机速度和磁极位置,实现高性能的永磁同步直线电机无速度传感器控制。     

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。     

模糊超扭曲滑模观测器在PMSM中的研究与应用

针对传统滑模控制的永磁同步电机(PMSM)无感系统调速过程中,由于滑模函数存在高频开关量而导致转速抖动的问题,提出使用模糊超扭曲二阶滑模观测器(FST-SMO)进行改进的策略;新型观测器采用高阶滑模控制理论搭建,将滑模函数开关量转移到了高阶导数中,利用算法的积分运算削弱开关量抖振;同时考虑到传统二阶滑模观测器的增益为固定值,无法根据误差量自行调节的问题,提出了基于模糊控制的增益自调节方法,根据误差值及其变化趋势,利用模糊算法输出当前的滑模增益,增强了系统稳定性及鲁棒性;在Simulink环境中搭建了基于模糊超扭曲滑模系统(FST-SMO)的永磁同步电机仿真模型,在不同调速区间内进行调速仿真,并与传统滑模系统仿真的转速波动以及转子角度跟随性进行比较,仿真结果验证了模糊超扭曲滑模观测器具有更高的控制精度与更强的适应性,转速平稳角度跟随性能优越,有效降低转速的抖振。     

观测器补偿的永磁同步电机电流环多变量滑模控制

永磁同步电机电流环具有强耦合特性,提出了一种基于观测器补偿的多变量滑模电流环控制策略。该方法建立了一个含有不确定量的电流环控制模型,提出一种多变量滑模控制实现永磁同步电机的d-q轴电流解耦控制,可获得很好的电流响应性能;针对电机系统的参数摄动、负载扰动等因素,设计一种降阶观测器实现速度扰动补偿方法。同时,构造李雅普诺夫函数从理论上分析了系统稳定性的条件。经过永磁同步电机实验平台验证,与常规PI控制策略相比,本文所提出的方法获得更快的电机调速能力,更高的调速稳态精度,同时d-q轴电流响应过渡过程更短且精度更高。     

一种改进的永磁同步电机无位置传感器直接转矩控制

为改进永磁同步电机无位置传感器直接转矩控制,提出一种结合扩展卡尔曼滤波和滑模观测器的PMSM速度及位置估算方法.使用Matlab/Simulink建立PMSM的无位置传感器直接转矩控制系统,实现无位置传感器情况下的PMSM启动与调速仿真.仿真结果表明,该方法具有较令人满意的效果.     

基于滑模自适应的永磁同步电动机无传感器控制

在永磁同步电动机控制系统中如采用传统机械式编码器检测转子位置和速度,存在着成本高、易受干扰、系统的可靠性低且难以在复杂环境中应用等问题,为了有效解决这些问题,采用了一种新型的基于滑模自适应的速度估计方法,以改善速度估计精度,提高系统鲁棒性,从而实现无传感器的电机控制。仿真结果表明:该方法可以避免传统机械式编码器带来的限制,在突加负载时,能够准确估计转子的速度和位置角。     

基于模糊自抗扰的PMSM无速度传感器控制

在永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)无速度传感器控制系统中,为提高系统的鲁棒性和自适应能力,提出了新型自抗扰PMSM控制方案.在实际应用中,针对自抗扰控制器(ADRC)参数不便于实际操作和整定,引进模糊控制,结合各自的特点,给出了一种基于模糊控制原理的改进型自抗扰控制算法.视系统内、外扰动的总和为系统的未知扰动量,用新型自抗扰控制器来实现PMSM的无速度传感器控制.仿真表明,在不同的转速下,系统表现出很强的自适应能力和对系统扰动良好的鲁棒性,并且具有高精度的转速估计.实验验证了此控制策略在永磁同步电机控制领域的可行性和优越性.     

永磁同步电机无速度传感器的直接转矩控制系统

提出了一种基于降阶观测器的无速度传感器控制方法,用于永磁同步电机直接转矩控制系统的转速辨识.该方法将永磁同步电机的降阶运动电动势观测器与模型参考自适应系统(model reference adaptivesystem,MRAS)进行有机的结合,选取永磁同步电机电压方程作为参考模型,永磁同步电机降阶状态方程作为可调模型.理论分析和仿真结果表明,所提出的永磁同步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强的鲁棒性和优越的动静态性能.