基于预测自适应的永磁同步电机无传感器控制

针对传统永磁同步电机无传感器控制动态性能差和转速信号观测精度低的问题,设计了新型永磁同步电机无传感器控制方法.文章采用在线梯度下降法设计二阶线性扩张状态观测器,该二阶线性扩张状态观测器能够在永磁同步电机负载扰动或转速突变情况下准确快速对电机转速实时估计;同时将预测自适应滑模控制系统应用于转速环节,通过预测自适应估计永磁同步电机扰动变化量进行实时电流补偿.仿真结果表明:二阶线性扩张状态观测器能够对转速准确快速实时估计,且抗干扰能力强;预测自适应滑模控制策略有效缩短电机速度响应时间,显著削弱电机转速、电磁转矩的抖振,表现出良好的动态性和鲁棒性.     

基于高频电压信号注入法的电梯门机无位置传感器控制策略

针对永磁同步电梯门机系统,本文结合永磁同步电机无位置传感器控制技术的最新研究成果,提出一种基于旋转高频电压信号注入法的无位置传感器控制策略,在分析旋转高频电压信号注入法估计转子位置原理的基础上,设计了归一化锁相环转子位置观测器,给出一种根据控制系统对转子位置观测器带宽的期望指标设计锁相环参数的方法,阐述了锁相环带宽与转速环带宽的匹配关系.最后在永磁同步电梯门机平台上进行了实验,验证了该控制策略的有效性和可行性.     

基于霍尔传感器故障的PMSM容错控制算法

针对永磁同步电机矢量控制中存在的霍尔传感器故障问题,基于无传感器技术提出一种电机容错控制算法.根据霍尔脉冲序列进行故障与速度检测,采用脉振高频电压注入法与sigmoid新型滑模观测器实现低速、中高速范围容错控制,结合加权函数实现2种无传感器算法的有效过渡,并采用线性电角度补偿方法减少霍尔传感器模式与无传感器模式切换过程...     

电机驱动系统电流传感器故障诊断与容错控制

为有效解决电机驱动系统中的常见的电机电流传感器故障诊断与容错控制问题,结合Luenberger状态观测器与修正Bayes分类算法,提出了一种有效的传感器故障诊断与容错控制方法。该方法以一种可调增益矩阵的Luenberger状态观测器模型为基础,实现各种工况下电流值的实时估计。基于残差生成单元和修正的Bayes分类算法对故障传感器进行实时检测与定位,并在传感器故障工况下用观测器估计值代替电流传感器信号实现电机驱动系统的容错控制。仿真结果表明,本文所提算法能快速诊断出故障传感器并具有容错控制功能,可有效提高电机驱动系统可用性。     

永磁同步电机的分数阶无位置传感器控制

针对永磁同步电机无位置传感器控制系统中存在的低速或零速下控制精度较低的问题,提出他控启动与自控运行的分段控制策略.一方面,当系统处于他控启动阶段时,通过向电机定子绕组输入稳定变化的旋转磁场使电机得以平滑启动或停机;另一方面,当系统处于自控运行阶段时,引入分数阶滑模观测器与分数阶模型的思想,以确保无位置传感器控制系统能实现控制方式间的平滑切换.通过仿真和实验给出了分数阶滑模观测器与整数阶滑模观测器分别作用于无位置传感器控制系统中的响应特性曲线.结果表明,文中提出的算法不但能实现电机的平滑启动,而且能有效地消减控制方式切换过程中所产生的抖振,达到较高的综合控制性能.     

电动车用低速直驱稀土永磁无刷电机系统

针对电动车用伺服电机及其控制技术研究现状,提出一种低速直驱式稀土永磁无刷电机系统.该系统选用外转子永磁同步电动机(PMSM),转子磁路采用表面插入式结构.首先,分析外转子PMSM的结构特征,并对电机电磁方案进行研究;设计l台3 kW、6极的车用外转子PMSM,并完成样机制作及测试;其次,研究PMSM的无位置传感器矢量控制,并结合设计的电机参数,利用MATLAB/Simulink软件对伺服系统进行仿真分析.研究结果表明:外转子PMSM具有效率高、转矩密度大、适合低速运行等特点,可直接驱动电动车辆;采用“磁场有限元分析”结合“等效磁路计算”的方法,有利于提高电机设计分析的准确度;对该电机系统实施的无传感器矢量控制策略,取得了较好的效果;利用滑模观测器能够较准确地估算电机转速和跟踪转子位置,并对负载变化引起的扰动具有较强的鲁棒性.     

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.     

基于改进型滑模观测器的无位置BLDCM控制

永磁无刷直流电机是多变量、强耦合的非线性系统,为进一步深入研究无位置BLDCM控制方法,以解决估算转子位置以及传统滑模观测器的抖振等问题,提出基于改进型滑模观测器的无位置BLDCM控制方法,引入正弦函数的[-π/2,π/2]部分作为滑模观测器的控制函数,以削弱抖振;同时构建反电动势观测器直接提取反电动势信号,并利用李雅普诺夫理论证明其稳定性,引入CORDIC算法以获取电机转子位置和转速.仿真实验结果表明,该控制策略能够准确估计电机转子位置,同时削弱观测器的抖振问题,提高系统精度和可靠性.     

内置式永磁同步电机转子位置与速度预估

设计了一种新型的滑模观测器（SMO）的IPMSM转速及转子位置观测器,通过电机电流的滑模观测模块对扩展反电动势进行观测,采用转速参数辨识和转子位置角度的锁相环(PLL),分别得到电机转速及转子位置信息,以减小转速和转子位置的观测误差,使用S型函数取代传统的离散控制率减少系统抖动.开发了基于STM32F103嵌入式微控制器的滑模观测矢量控制系统,设计全数字化永磁同步电机无位置传感器矢量控制调速系统的软硬件.实验结果证明:该新型无传感器矢量控制系统结构合理,稳态精度和动态性能良好,能够满足实际应用要求.     

一种适用于永磁同步电机全速度运行的无位置传感器控制方法

为了改进PMSM无速度传感器全速度运行时的控制性能,提出了一种结合高频注入方法与反电动势估计方法的SPMSM无速度传感器控制策略.首先建立了数学模型,然后基于模型对永磁同步电机的反电动势估计进行了描述,并结合一种脉振式高频电压注入的低速估计方法,实现了永磁电机在全运行范围内的无速度传感器控制.针对所提出的方法进行了实验,实验验证了在SPMSM全速度运行时,所提方法能准确估算出其转子的速度和位置.具有误差小且易于实现的优势.     

纯电动汽车电子加速踏板可靠性控制研究

为确保加速踏板信号的可靠性,采用非接触式霍尔传感器作为电子加速踏板位置传感器,对踏板位置传感器信号提出一种改进的一阶低通滤波算法,进行2次滤波消除信号突变,并结合电动汽车电机驱动特性对加速踏板位置传感器信号进行故障诊断.通过建立踏板信号控制模型仿真,测试了整个控制过程的可靠性.结果表明,踏板信号出现毛刺及过高、过低或同步误差较大等异常时能准确判断出各种故障状态,该控制方式可满足纯电动汽车电子加速踏板可靠性控制的要求.     

基于电机定子电流的齿轮故障诊断方法

齿轮故障诊断一般采用振动信号进行故障特征提取,但振动诊断法不便于安装传感器,易受环境和噪声影响.电机本身具有传感器的特性,定子相电流等信号能够反映负载转矩的变化.因此,针对由电机驱动的齿轮传动系统,提出了一种基于电机定子相电流分析的齿轮无损故障诊断方法.推导了电机定子电流如何反应负载转矩的特性,并分析了齿轮正常与故障状态下定子电流的频谱特征,发现可通过观察边频带的出现来判断齿轮发生局部式故障.通过Matlab对故障诊断原理进行了仿真验证,在实验平台上结合频谱分析成功检测出了齿轮断齿故障.     

电励磁同步电机的U模型自抗扰无速度传感器控制

为有效抑制电励磁同步电机调速时负载等外部干扰对系统稳定性的不利影响,同时考虑到高强度干扰引发的编码器故障,提出一种基于U模型的自抗扰无速度传感器控制策略。首先针对高强度干扰对编码器的影响,建立了基于U模型的电机转速估计模型;然后将负载扰动归为未知扰动,利用扩张状态观测器对扰动进行观测,并将电机转速估计值作为速度反馈,通过反馈控制律进行主动补偿,提出基于U模型的自抗扰无速度传感器控制策略;最后对基于U模型的自抗扰控制器与传统PID控制器进行仿真和实验对比。结果表明,基于U模型的自抗扰控制器较传统PID控制器具有更好的动静态响应特性;基于U模型的自抗扰无速度传感器控制策略具有有效性;在编码器出现故障时,通过U模型对转速的估计仍可保证系统稳定运行,同时还可提高系统的动态性能和抗干扰能力。     

基于位置传感器的无刷直流电机机械特性测试研究

针对无刷直流电机的性能测试一般依靠测功机,测试成本高昂且不能实现全检的现状,提出了一种电机特性快速检测方法。首先分析了带位置传感器的无刷直流电机的工作原理,通过采集电机的霍尔位置传感器信号,将其消噪后按经验模态分解为固有模态分量,并根据位置传感器信号与电机转速与特性之间的关系,得出电机的机械特性曲线,并利用高精度转速-转矩传感器测量并绘制电机的机械特性曲线,两者的一致性表明该方法有较好的精度。     

基于抗负载扰动的永磁同步电机双滑模控制

为提高永磁同步电机矢量控制系统的抗负载扰动能力,提出一种基于滑模转速控制器和滑模负载转矩观测器的永磁同步电机双滑模控制策略.该控制策略通过在滑模转速控制器的滑模面中加入转速误差的积分项,使系统的静态误差变小,并且通过设计一种改进的指数趋近律,使系统状态变量的收敛速度得以提高.以负载转矩和电机转速为观测对象设计滑模负载转矩观测器,将负载转矩观测值前馈补偿到滑模转速控制器中,使滑模转速控制器不连续项的最小幅值有效减小,从而有效抑制了滑模抖振现象,提高了控制系统的动态鲁棒性能和抗负载扰动能力.仿真结果验证了该控制策略的有效性和优越性.     

一种大功率永磁同步牵引电机失磁故障诊断方法

针对大功率永磁同步牵引电机存在失磁问题,提出了一种变参数条件下自适应滑模观测器方法.通过建立两相静止坐标系下永磁同步牵引电机失磁故障的数学模型,针对牵引电机实际运行过程中参数时变的实际,提出将自适应控制与滑模变结构控制相结合的方法,构建了自适应滑模观测器,以克服参数变化对失磁故障诊断造成的偏差.通过仿真验证了该方法的有效性和鲁棒性.     

考虑铁损的永磁同步电机无位置传感器控制算法

为开发有效可靠的永磁同步电机无位置传感器控制算法，针对考虑铁损电阻的电机等效电路模型，分别在d-q旋转坐标系和α-β静止坐标系下推导得到了扭矩电流状态微分表达式，在此基础上设计滑模观测器观测电机转速和转子位置信号.为验证观测效果，对两种坐标系下的无位置传感器算法进行了仿真和对比分析.根据d-q轴系下转子位置信号准确度低、α-β轴系下观测信号存在高频抖振但准确性高的特点，提出一种基于扩展卡尔曼滤波的融合观测算法.仿真结果表明，该融合观测算法的观测结果误差更小，且具有良好的动态特性，并通过实验验证了融合观测算法的有效性.     

高速电机高精度伺服控制

普通位置传感器在高转速下无法实现高精度的电机转子位置反馈,严重制约高速电机伺服控制发展.针对此问题,提出了一种可以在高转速下精确反馈转子位置的单对极磁电编码器,并针对其反馈滞后的特性提出了可保证控制精度的补偿方法.同时设计了实验系统,对一台600,W、4对极、额定转速20,000,r/min的永磁同步电机进行控制实验.实验结果表明,此方法有效地利用位置传感器实现了高速电机的伺服控制.     

多相永磁无刷直流电机凸极效应的数学模型

考虑到多相永磁无刷电机转子磁路结构及气隙磁密波形对电机运行性能和控制策略的影响,需要建立准确的电机数学模型。该文根据永磁电机磁场的特性,推导了电磁转矩和反电势的一般表达式,建立了考虑凸极效应和气隙磁密谐波的多相永磁无刷直流电机数学模型,用有限元方法计算模型中的参数。结合一台样机进行了仿真和实验,结果表明该数学模型既准确反映了电机的性能,又可用于多相永磁无刷电机整个系统的仿真计算。     

基于梯形波反电动势的BLDCM霍尔位置矫正策略

主要阐述了一种无刷直流电机(BLDCM)的霍尔传感器位置在线矫正策略.传统的BLDCM的霍尔传感器的矫正方式多为直接在电机本体上移动霍尔传感器,这种方式需要拆卸电机,因而在电机调试过程中是相当复杂的.本文主要通过母线电压和母线电流来获取电机换相过程的时间,确定霍尔位置传感器的最优超前角,达到在线修正霍尔位置的目的.最后以含3个霍尔位置传感器的三相两导通模式的BLDCM为仿真对象,并通过Matlab仿真平台对所提出策略加以验证,仿真结果证明该策略能够有效地在线修正霍尔位置偏移角,使得电机的相电流趋于平稳并达到正常运行模式,最后证实了方案的可行性与有效性.