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。     

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.     

永磁同步电机的改进无差拍预测抗扰前馈控制

针对永磁同步电机无差拍预测电流控制在实际运行中,由于所依赖的电机模型参数随负载的变化存在不匹配缺陷从而限制系统电流环性能的问题,提出一种无差拍预测电流控制与扰动前馈补偿相结合的改进控制策略。首先,以转速与负载转矩为状态变量,选取积分滑模面作为滑模切换面,与传统指数趋近律结合,设计一种滑模负载转矩观测器以实现对负载转矩的实时辨识;然后,设计一种可快速收敛的自适应系数指数趋近律以提高负载转矩观测器性能,实现速度误差的快速收敛与负载转矩的快速观测,减小观测转矩的抖振;最后,将观测所得负载转矩前馈补偿至电流控制器,以实现对模型参数不匹配及负载变化等扰动的有效补偿,同时进一步提升电流与电磁转矩对参考值的趋近速度、并减小系统抖振。数值仿真结果表明：该策略在标称参数下可使系统稳定运行,当模型参数不匹配和负载变化发生时系统仍能稳定运行;相对传统策略,若电感衰减,加载超调减小约5%,减载超调减小约10%,加速时间减少约0.02 s;电感衰减与电阻增大时,加载超调减小约6.31%,减载超调减小约10.67%,加速时间减少约0.02 s,且有更小的抖振,系统抗扰性能进一步提升。     

永磁同步电机的改进模型预测自抗扰前馈控制

针对永磁同步电机无差拍电流预测控制系统受参数扰动后会引起稳态误差和剧烈抖振的问题,采用一种前馈控制与无差拍控制相结合的改进控制策略,降低了参数扰动引起的电流和转矩脉动。在前馈通路中采用滑模扰动观测器与分数阶积分补偿相结合的快速响应控制策略,解决引入普通前馈控制带来的稳态误差增大问题。滑模观测器的滑模面采用以sgn函数为基础的二阶趋近律,进一步抑制除参数扰动外的干扰项。对传统的无差拍电流预测模型,引入普通前馈控制策略的电流预测模型以及在前馈通路中添加滑模扰动观测器与分数阶补偿策略的改进预测模型进行仿真对比。仿真结果表明:所提策略在不同工况下均可有效消除参数扰动引起的稳态误差并降低电流抖动,永磁同步电机调速系统的鲁棒性和动态性能得到了有效提高。     

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。     

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.     

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...     

一种永磁同步电机的滑模控制

永磁同步电动机(PMSM)是一个多变量、非线性、强耦合的系统,传统的PID调节器不能满足高性能的控制要求.本文在同步电机数学模型的基础上首先提出自适应的滑模观测器,以在静止坐标下的电压、电流为变量计算电机转速,并利用滑模变结构控制的方法对q轴电流进行检测,利用Lyapunov证明了方法的收敛性.仿真结果表明:该方案比传统的PID控制具有超调小,过渡时间短、鲁棒性强的特点,表明了该策略的有效性.     

基于滑模变结构的永磁同步电机直接转矩控制

传统的永磁同步电机直接转矩控制存在较大的磁链和转矩脉动,为解决这一问题,提出一种基于滑模变结构控制方法,用一个一阶滑膜控制器进行转速环调节,用两个基于超螺旋算法的二阶滑膜控制器代替传统直接接转矩控制中的两个滞环比较器,再用电压空间矢量调制的方法,实现对永磁同步电机的直接转矩控制。仿真结果表明,与传统直接转矩控制相比,使用此法提高了系统的鲁棒性和动态响应速度,减小了超调量。     

分数阶互补滑模控制的永磁同步电机控制

针对永磁同步电机（PMSM）伺服系统的参数时变和外部负载扰动,结合干扰观测器（DOB）和滑模控制的优点,引入分数阶互补滑模理论,提出基于干扰观测器的分数阶互补滑模控制（CFOSMC）.首先,构造一个非线性干扰观测器,在此基础上设计分数阶滑模,采用带有饱和函数的控制律,以减少现有分数阶滑模控制（FOSMC）中的抖振问题.然后,为了减少边界层厚度,设计了CFOSMC方案,利用李亚普诺夫稳定性定理,分析了存在条件和抖振问题.最后,通过仿真分析,与现有FOSMC方案相比,验证了CFOSMC方法对参数变化及外部干扰具有更强的鲁棒性,并能保证更精确的跟踪性能.     

基于无差拍的永磁同步电机无传感器控制策略

针对永磁同步电机直接转矩控制系统中存在转速和转子位置观测精度不高、转矩脉动较大等问题,提出一种基于无差拍的永磁同步电机无传感器控制策略。设计基于变指数趋近律和锁相环技术相结合的新型滑模观测器,采用变指数趋近律提高反电动势观测精度并证明其稳定性,用连续函数取代符号函数降低抖振,结合锁相环技术提取转速及转子位置信息。基于此,建立电机离散化模型推导出磁链、转矩无差拍控制律,设计无差拍控制器进一步削弱抖振,提高系统控制性能。仿真结果表明:该策略能准确观测转速和转子位置,有效抑制磁链、转矩的脉动,提高系统动态性能。     

基于矢量控制的永磁同步电机调速系统研究

文以永磁同步电机为对象,采用矢量控制方案,首先我们研究了基于PI的控制算法,在仿真基础上指出了PI算法存在的一些不足。在此基础上我们研究了基于扩张状态观测器（ESO）前馈补偿和线性比例反馈控制的永磁同步电机速度环控制算法,仿真实验表明,这种方法可以提高系统的动态性能和抗扰动能力。     

永磁同步电机改进模糊超螺旋滑模观测器设计

针对传统超螺旋滑模观测器(super twisting sliding mode observer,STSMO)转速估计策略中存在的高频抖振和鲁棒性差等问题,提出一种改进模糊超螺旋滑模观测器的永磁同步电机转速观测方法。首先,运用归一化前馈锁相环提取转子位置和转速,避免系统在转速斜坡给定时出现观测误差累积现象。其次,将超螺旋滑模观测器与模糊控制器相结合,引入模糊规则对滑模增益进行在线整定,提高系统观测精度及鲁棒性,抑制高频抖振。最后,通过Matlab/Simulink仿真软件对所提策略进行验证,仿真结果表明：相较于传统超螺旋滑模观测器,所提出的改进模糊超螺旋滑模观测器策略下系统整体观测精度高,抖振现象得到抑制。当受到外部负载扰动或内部参数摄动时,系统鲁棒性强。     

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.     

基于非奇异终端滑模的永磁同步电机无速度传感器直接转矩控制

将非奇异终端滑模观测器引入基于转矩角控制的永磁同步电机直接转矩控制系统中,利用估算反电动势推算电机转子的位置和速度,实现了无速度传感器直接转矩控制.与传统滑模观测器相比较,非奇异终端滑模观测器无需附加低通滤波器,避免了速度估算滞后以及相位滞后问题,提高了转速的估算精度.仿真结果表明,利用非奇异终端滑模观测器的调速系统可获得更高的估计调速精度,并改善系统的动态性能.     

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(sliding mode observer,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(proportional integral,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...     

基于非奇异终端滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

基于滑模观测器(sliding mode observer, SMO)的永磁同步电机无传感器控制中,SMO的收敛速度和固有抖振均会影响系统的控制性能.针对该问题,设计一种非奇异终端滑模观测器(nonsingular terminal sliding mode observer, NTSMO)以实现永磁同步电机的无传感器控制.首先,构造积分型非奇异快速终端滑模面,使得电流观测误差在有限时间内快速收敛至零,避免奇异问题;其次,利用锁相环方法从观测的反电动势中获取转子的位置和速度,不仅可简化系统,而且能得到更为平滑的估计转子位置和转速;最后,通过Lyapunov函数证明该观测器的稳定性,并利用Simulink软件进行仿真验证.结果表明：采用NTSMO可实现对永磁同步电机转速的准确估计,且转子位置误差小,静态响应好;与传统的SMO相比,NTSMO的收敛速度更快,反电动势抖振更小,其系统控制性能更佳.     

一种永磁球形同步电机系统滑模控制方法研究

针对永磁球形同步电机多变量非线性系统导致的抗干扰能力差、抖振等问题,该文提出了一种永磁球形同步电机系统滑模控制方法.基于对永磁球形同步电机新型结构的优化设计,采用麦克斯韦应力张量法建立了悬浮和旋转方向的动力学模型.在旋转方向的速度环和位置环设计了一种指数趋近律滑模控制算法,同时在悬浮方向引入终端(Terminal)滑模...     

改进滑模观测器的高速永磁同步电机矢量控制

针对滑模观测器在高速永磁同步电机转子位置检测中的抖振问题,提出了一种应用于高速永磁同步电机位置检测的改进滑模观测器。将sigmoid函数作为切换函数,引入与转子转速相关的自适应滑模增益,并从中推导出了包含转子位置和转速信息的转子磁链估计值,为了消除转子磁链估计值中的高频抖振,设计了转子磁链观测器,最后应用锁相环提取出转子位置和速度信息。simulink仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。