基于双无迹卡尔曼滤波算法的永磁同步电机转子磁链辨识

转子磁链的准确辨识是实现永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)转子磁场监控,确保其驱动系统可靠运行并实现高性能控制的有效方法。为解决测量噪声、电机参数变化及辨识模型欠秩对转子磁链辨识精度影响的问题,提出了基于双无迹卡尔曼滤波（UKF）算法的PMSM转子磁链辨识方法,可在确保满秩辨识的前提下,减小测量噪声与电机参数变化对转子磁链辨识精度的影响,实现PMSM转子磁链的准确辨识,并在参数敏感性分析的基础上,降低了算法计算量,合理兼顾了辨识精度与辨识速度。对所提方法进行了仿真研究和实验验证,研究结果证实了所提方法的有效性。     

一种新型永磁同步电机定子磁链观测器

定子磁链估计是直接转矩控制中不可缺少的部分,传统直接转矩控制中通过对反电动势值进行积分估计定子磁链.为了避免纯积分法的缺陷,提出定子磁链估计的改进方法,将扩展卡尔曼滤波引入到直接转矩控制中,利用扩展卡尔曼滤波估计定子磁链,研究了扩展卡尔曼滤波在定子磁链估计中的应用.仿真结果表明所提出的算法克服了传统反电动势积分法的缺陷,不仅能准确估计速度、转子位置和定子磁链,并且对电机参数具有很强的鲁棒性.     

永磁同步电机抗惯量扰动自适应速度控制

为提高永磁同步电机(PMSM)速度伺服系统的控制性能,增强系统的抗惯量扰动能力,提出一种自适应滑模变结构速度控制方法。在PMSM双闭环调速系统中采用了滑模控制(SMC)的速度控制方法,并在SMC中引入积分滑模面以避免控制量中对加速度信号的要求,减小系统的稳态误差;此外,采用连续函数sigmoid(s)代替传统趋近律中的符号函数sgn(s),进一步提高系统的动态品质。针对负载变化导致PMSM控制系统转动惯量不同的问题,依据离散模型参考自适应系统(MRAS)理论对转动惯量进行实时估计,并将惯量辨识值更新到SMC控制中,实现自适应SMC速度控制。实验结果表明,所提出的自适应SMC控制方法的速度响应较快,相比常规SMC控制,速度响应时间从85ms减少到54ms,并且对惯量扰动具有较强的鲁棒性。该方法适用于一些特定的时变惯量的伺服控制场合,如印刷机械、纺织机械、电缆设备等。     

基于改进RLS算法的永磁同步电机参数辨识

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)参数的在线准确辨识是实现电机高性能控制的基础,也为系统故障诊断提供了依据。传统递推最小二乘(recursive least square, RLS)法在辨识PMSM的d轴、q轴电感参数时对系统噪声、状态变化较为敏感,动态辨识稳定性不佳。文章在建立离散化辨识模型的基础上,提出了一种改进递推RLS算法,用于d轴、q轴电感参数的在线辨识。该算法在动态辨识过程中引入电流变化率,同时改进算法中的增益矩阵K,减小d轴、q轴辨识误差对电感修正产生的耦合影响。通过一台20 kW的PMSM仿真及实验,验证了改进的辨识算法能够有效提高参数的动态辨识效果。     

基于EKF的永磁同步电机的磁链在线监测

在永磁同步电动机中,永磁同步电动机的性能、效率和稳定性受到永磁体磁性的直接影响．为保证永磁同步电机的高鲁棒性,需要对永磁同步电动机中的永磁体信息进行实时在线监测．本文选择旋转坐标系下的定子电流和永磁体磁链为状态变量,建立一个能够实时提供准确永磁体磁链信息的EKF（扩展卡尔曼滤波器）系统．仿真结果验证了该算法的可用性并表明EKF滤波系统能准确地在线监测出磁链信息．     

永磁同步电机的改进扩展卡尔曼滤波测速算法

针对使用增量式编码器的永磁同步电机(PMSM)伺服系统中的传统测速算法(M算法结合低通滤波)存在的时延与不准确的问题,提出了一种改进的扩展卡尔曼滤波( EKF)测速算法.该方法在不修改原有电路的前提下,利用EKF算法抑制噪声且不产生时延的特点,针对性地设计了观测模型,并通过矩阵变换与利用定点数字信号处理器累加溢出的周期...     

基于电流控制环的参数自适应永磁同步电机研究

针对永磁同步电机伺服系统,其电阻、磁通等参数会发生变化,使电流控制环性能变差的情况,提出了一种在同一模型中对电阻、电感与磁通进行辨识的自适应控制方法.该方法首先使用统计求均值的方法辨识电机的电感,然后根据波波夫超稳定理论设计电阻与磁通的模型参考辨识方法,并利用这些辨识值修正PID控制的系数.仿真结果表明,系统可以快速地...     

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.     

作主轴传动的永磁同步电机弱磁控制系统

研究了一种双CPU全数字控制转子加额外磁阻铁心的新型表面式永磁同步电动机的弱磁控制 系统，对系统中弱磁算法，转速计算和速度调节器作了深入探讨，得到了较好的实验结果。     

一类永磁同步电机的自适应混沌同步

给出了一类永磁同步电机(PMSM)混沌系统的自适应同步控制方法.通过仿射变换和时间尺度变换,将转子磁场定向坐标系下的PMSM模型,变换成一种简单的无量纲模型,分析了PMSM的混沌动态行为.在此基础上,采用Lyapunov稳定性方法,设计控制器和参数估计器对未知参数的PMSM混沌系统进行同步控制,证明了自适应控制器是渐近稳定的.数字仿真结果表明该方法可实现未知参数PMSM混沌系统的同步.     

车用内置式永磁同步电机过调制弱磁算法

针对混合动力车用电机扭矩响应性的需求,研究了内置式永磁同步电机弱磁区域的快速扭矩控制,提出了一种过调制和弱磁控制有机结合的弱磁控制策略,并进行了仿真和实验分析,实现了在弱磁区域输出调制率大于最大线性调制率的情况下较快的扭矩响应速度. 将提出的策略与传统基于外电压环的弱磁控制策略进行了对比,结果显示文中提出的策略能满足车用电机扭矩响应的需求.      

车用永磁同步电机功率闭环扭矩控制方法

针对永磁同步电机磁链参数易受环境温度、定子电流等参数影响的情况,研究了表贴式永磁同步电机(SPMSM)和采用i_d=0控制的内置式永磁同步电机(IPMSM)功率、扭矩与磁链的联系,提出了一种基于功率闭环的在线辨识磁链实现精确扭矩控制的策略,并进行了仿真和实验分析. 结果表明,提出的策略能使永磁磁链快速、准确地收敛到磁链真实值,从而提高车用电机驱动系统的动态性能和抗干扰能力.      

电动汽车永磁同步电机弱磁控制策略研究

永磁同步电机中的永磁体产生的磁场不可调节,受电动汽车车载电压所限,提高转速,增大调速范围,需要进行弱磁控制.基于永磁同步电机的数学模型,在基速以下采用MPTA(最大转矩)进行控制,基速以上通过弱磁控制,通过电流调节器的输出电流与限制电流比较,得到弱磁控制量,从而实现增大调速范围.实验通过MATLAB/Simulink下搭建仿真模型,结果验证了该方法的可行性.     

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.     

电动汽车用永磁同步电机超前角弱磁控制

提出了一种电动汽车用内置式永磁同步电机超前角弱磁控制方案,实现了高倍、平滑扩速和降低控制系统成本的目的.该控制方案以电机端电压对变频器直流母线电压的利用率为基础,通过构建一个新的电压指数外环,从而确定定子电流矢量角的偏移度,最终实现弱磁扩速的目的.该方案弱磁过渡平滑,且与电机参数无关,并能实现电动汽车用永磁同步电机的高...     

永磁直线同步电机自适应内模控制研究

为了解决永磁直线同步电机（PMLSM）运行过程中对系统参数摄动及负载扰动等不确定因素敏感的问题,结合内模控制和模型参考自适应控制各自的优点,设计了PMLSM自适应内模控制器（AIMC）.仿真结果表明,自适应内模控制器同常规PI控制器相比,具有更好的动态稳定性和跟踪性能,对外界干扰具有较强的鲁棒性.     

一种基于简化MRAS无速度传感器的永磁电机EKF磁链辨识

表面式永磁同步电机因其结构简单、功率密度高、效率高等优势,被广泛应用于高性能伺服系统以及其他工业场合中。由于电机控制性能受温度和磁饱和等现象影响,电机参数的在线辨识则显得至关重要。针对由于永磁电机数学模型阶数低造成无法由一个估计器同时辨识转速和电机参数的问题,本文提出了一种结合EKF和MRAS辨识的优点,在MRAS无速度传感器系统估计转速的基础上通过EKF观测器估计永磁体磁链的解决方法,并与精确MRAS算法作了比较,对自适应PI参数的选择进行了讨论。Simulink仿真研究验证了该方法的有效性和准确性,能满足电机运行速度快且动态要求高的场合需要。     

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.     

永磁同步电机直接转矩模糊控制系统

结合永磁同步电机(PMSM)的数学模型和经典直接转矩控制理论,采用空间矢量控制方法,以定子磁链角增量为控制目标,将模糊控制器作为转速与转矩调节器和定子磁链优化控制器.运用MATLAB/Simulink软件对该控制系统建模和仿真.结果表明:与经典DTC控制系统相比,该控制方式能够减小转矩脉动,降低系统损耗,从而提高了效率.     

具有低通滤波的改进电压型磁链观测器

针对现有算法在PWM波反电动势输入时磁链观测精度很差的问题,采用了一种改进的电压型磁链观测算法,在现有算法的基础上增加了一个低通滤波器和一个用于补偿低通滤波器引起的幅值和相位误差的补偿环节.根据所采用的低通滤波器形式,利用时间相量分析方法,推出了滤波误差补偿公式,并在不同的同步速情况下分析比较,确定最佳补偿系数.仿真结果证明,新算法在PWM波反电动势输入情况下仍具有很高的磁链观测精度,可以有效地消除积分漂移误差.将新算法用于一永磁同步电动机无位置传感器控制系统,仿真证明了新算法的可行性及有效性.