磁饱和及参数变化对速度观测器精度的影响

在矢量控制感应电动机系统中,当电机参数发生变化,或出现磁路饱和时,将会影响速度控制的准确性,使速度观测器精度受影响．通过MATLAB／SIMULINK仿真系统,建立静止坐标系下考虑磁饱和的感应电动机模型和矢量控制系统模型,并通过改变电机参数,比较分析参数变化及磁饱和效应对自适应状态观测器速度估计的影响．研究结果证明感应电机在参数变化时会给速度估计带来一定误差,特别是转子电阻发生变化时误差最大;工作在弱磁区时,磁饱和效应会明显影响速度观测器的精度,带来较大转速估计误差,应对观测器进行磁饱和补偿以提高矢量控制系统的调速性能．     

自抗扰控制器在变频调速系统中的应用

针对矢量控制系统存在的参数鲁棒性差这一难点问题,基于自抗扰控制原理,提出了将转子时间常数的变化看作磁链子系统的一种内扰,转子磁链幅值的变化对转速子系统的影响作为转速子系统的内扰,负载对转速子系统的影响作为转速子系统的外扰,并分别通过扩张状态观测器的扩张状态予以估计和补偿的感应电机变频调速系统新型控制方案. 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以及一般矢量控制系统存在的快速性与平稳性矛盾,仿真结果证明了方案的正确性与有效性.     

感应电机转子磁链自适应观测器的研究与仿真

介绍了自适应控制原理应用于系统状态观测器的方法,应用MRAS设计了感应电机的转子磁链观测器,并在矢量控制系统上对控制算法进行仿真,给出了仿真波形。     

基于Matlab/Simulink的异步电机自适应矢量控制系统研究

提出了一种速度自适应的转子磁链闭环观测器,并应用于矢量控制系统中,以取代传统的纯积分器。经过理论证明,该系统是超稳定系统。针对1.1 kW感应电机,采用MATLAB/SIM-ULINK仿真软件对系统进行仿真,仿真结果表明该方案对电机参数变化的鲁棒性较好,磁链观测精度高。同时,基于磁链状态观测器设计的速度辨识方案收敛速度快,精度高,尤其是在较低转速下仍能保持很高的精度。     

基于状态观测器的异步电机定子磁链观测和速度辨识

提出一种基于全阶观测器的感应电机磁链估计方法,系统地给出了这种观测器的设计过程。仿真研究表明,该方案对电机参数变化的鲁棒性较好,磁链观测精度高。根据李雅普诺夫稳定性原理推导出基于自适应状态观测器的直接转矩控制系统速度辨识算法,其收敛速度快、精度高。基于状态观测器方案在准确观测电机磁链的同时,可实现高性能的无速度传感器运行。     

基于观测器的无速度传感器感应电机控制

为了辨识感应电机的转速,提出了一种模型参考自适应观测器.该观测器基于模型参考自适应系统(model reference adaptive system,MRAS),将感应电机和全阶观测器分别作为参考模型和可调模型,基于两模型输出之间的误差构造了一个自适应律,通过自适应律不断调整观测器的参数,全阶观测器的输出将实现对实际系统输出的跟踪,并用李雅普诺夫稳定性定理验证了系统的稳定性.理论分析和仿真结果表明,所提出的感应电机无速度传感器矢量控制系统的转速辨识方法具有令人满意的动静态性能.     

基于状态观测器的异步电子磁链观测和速度辨识

提出一种基于全阶观测器的感应电机磁链估计方法,系统地给出了这种观测器的设计过程.仿真研究表明,该方案对电机参数变化的鲁棒性较好,磁链观测精度高.根据李雅普诺夫稳定性原理推导出基于自适应状态观测器的直接转矩控制系统速度辨识算法,其收敛速度快、精度高.基于状态观测器方案在准确观测电机磁链的同时,可实现高性能的无速度传感器运行.     

矢量控制感应电机参数变化的影响研究

在感应电机数学模型的基础上，分析了在转子磁场定向恒磁通矢量控制感应电机控制系统中转子电阻和电机电感变化的影响，证明了电机电感的变化对电机转速和电磁转矩不产生影响，建立了考虑电机参数变化时电机矢量控制的数学模型，仿真结果表明该模型具有结构简单和分析方便等优点。     

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.     

感应电机的定子电流控制

针对由电压源型逆变器供电的感应电机，提出了一种适于数字实现的离散化定子电流控制方案，与现有的定子电流控制方案相比它具有以下优点：１）对电机参数及电机运行状态变化鲁棒性好；２）对定子电流参考信号的动、静态跟踪性能好；３）与转子回路的状态变量及参数无关；４）控制算法简单，适合于计算机实现。仿真及实验结果证明了该方案的有效性。该定子电流控制方案的提出为现代高性能感应电机交流调速系统的实现提供了新的手段。     

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.     

观测器补偿的永磁同步电机电流环多变量滑模控制

针对永磁同步电机电流环的强耦合特性问题,提出一种基于观测器补偿的多变量滑模电流环控制策略.该方法建立一个含有不确定量的电流环控制模型,通过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,并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,本方法可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.     

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.     

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。     

改进型ADRC的感应电机定子磁场定向矢量控制

针对感应电机定子磁场定向时,定子磁链和定子q轴电流没有完全解耦这一问题,提出改进型自抗扰控制器(active disturbance rejection controller,ADRC)的定子磁场控制方法。建立关于定子磁链和定子电流的状态空间表达式。利用线性跟踪微分器对目标定子磁链安排过渡过程,从而改善闭环控制中“快”与“准”的矛盾。建立并联型线性扩张状态观测器替代线性扩张状态观测器对实际磁链与q轴电流耦合部分进行观测。在目标磁链闭环控制环节对观测的耦合部分实施补偿,并对系统稳定性进行分析。仿真试验对比该方法与传统ADRC和解耦器控制方法时定子磁链的稳定性和电机转速响应情况。结果表明：该方法简化了矢量控制系统结构,提高了定子磁链控制的稳定性,确保电机运行过程有良好的动态响应特性和鲁棒性。     

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.     

一种非线性系统自适应观测器的仿真研究方法

感应电机无速度传感器的控制系统是典型的非线性系统,非线性系统的控制和分析可采用自适应观测器的方法。但采用此方法在极点配置时会存在不稳定区域的问题。因此,应用Lyapunov稳定性原理,给出了观测器的速度辨识率,并建立一个全阶自适应状态观测器。同时,为提高非线性系统的鲁棒性,建立了一个在MAT-LAB6.5/SIMULINK环境下无速度传感器感应电机控制的仿真实验平台,提出了一种仿真研究方法。仿真结果表明,全阶自适应观测器方法在全速范围内具有很好的鲁棒性。     

感应电动机转子磁链有限时间观测器的设计与仿真

针对感应电动机转子磁链的观测问题,根据有限时间理论,在建立感应电动机数学模型的基础之上,将定子电流和转子磁链作为系统状态,确定了感应电动机的状态方程,设计了有限时间观测器.此外,令观测误差在有限时间内收敛于一个给定的界,进一步收敛到零,由此实现了对磁链状态的观测.最后,通过求解线性矩阵不等式,得到状态观测器的增益值,并利用计算机仿真实现了磁链的有限时间观测,进一步验证了设计方法的有效性.     

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。