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。     

改进无差拍的永磁同步电机自抗扰控制策略

传统永磁同步电机（PMSM）矢量控制系统受到外界干扰时,容易引起转速、电流剧烈波动。基于这些问题,提出了基于改进无差拍电流预测控制（DPCC）的永磁同步电机自抗扰控制（ADRC）策略。首先,设计自抗扰控制器用于转速环,代替传统的PI控制器,自抗扰会根据扰动强弱自我调节;其次,将改进的无差拍电流预测控制用于电流环,提高了整个系统的控制精度;最后,在Matlab/simulink进行仿真,将速度环ADRC+电流环改进的DPCC,分别与传统PMSM矢量控制系统及速度环PI+电流环改进的DPCC进行对比,结果表明：与传统PMSM矢量控制系统及速度环PI+电流环改进的DPCC控制系统相比,速度环ADRC+电流环改进的DPCC控制系统的超调量更小,抗干扰能力更强。     

永磁同步电机的无差拍电流预测控制优化算法

针对表贴式永磁同步电机(SPMSM)无差拍电流预测控制在电机参数发生偏差时会导致系统失稳,d、q轴电流发生大幅度振荡的问题,提出了一种鲁棒前馈电流预测控制算法。用前一时刻的参考电流和当前时刻的采样电流代替传统电压预测式中的当前时刻的采样电流,改变采样电流与参考电流的闭环传递函数,采用鲁棒因子对系统的稳定裕度进行调节,提高了控制系统的鲁棒性和稳定裕度。仿真结果表明,当模型电感分别是参考电感的2倍和4倍时,所提出的鲁棒前馈电流预测控制算法比传统算法q轴电流的方差分别减少了61.5%和67.3%。此外,针对电机参数失配时稳态电流静差扩大的问题,提出了一种增量式电流静差消除算法。通过相邻时刻预测电压、实际电流与参考电流的差值来计算下一时刻的给定电压,消除电机磁链参数对稳态电流静差的影响;利用实际电流与参考电流的误差对给定电压进行补偿,以减少稳态电流静差。仿真结果表明,当模型磁链分别是参考磁链的0.5倍、0.4倍和0.375倍时,所提增量式电流静差消除算法比传统算法q轴电流的误差分别减少了38.69%、56.94%和54.66%。     

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.     

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.     

基于模糊神经滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

为了解决传统滑模观测器的抖振问题,提出了一种用于永磁同步电机的模糊神经滑模观测器。分析了滑模增益对抖振的影响,并采用模糊神经网络动态调整滑模增益以改善抖振,利用李雅普诺夫函数证明了模糊神经网络观测器的稳定性。利用锁相环方法提取转子位置与速度信息,减小由高频噪声引起的误差。仿真结果表明:改进后的滑模观测器能够对永磁同步电机转子位置进行精确辨识,有效地抑制了抖振,实现了高性能的永磁同步电机无传感器控制。     

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.     

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.     

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.     

基于模糊分数阶滑模控制的永磁同步电机控制

针对传统一阶滑模控制中存在的抖震和模糊控制系统静差问题,结合滑模控制和模糊控制的优点,引入分数阶微积分理论,提出基于模糊分数阶滑模控制的永磁同步电机速度控制系统,给出模糊分数阶滑模控制器的设计方法,并对该控制器的性能进行了分析.仿真和实验表明,文中提出的模糊分数阶滑模控制系统不但具有较好的控制性能,而且具有对外部负载扰动的鲁棒性.     

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.     

永磁同步电机PMSM的模糊PI控制方法

将模糊控制器用于永磁同步电机的控制,利用模糊控制不依赖于对象模型和鲁棒性强的优点来克服永磁同步电机中参数漂移、非线性和耦合等因素的影响.仿真结果表明：基于模糊控制的永磁同步电机控制系统与传统PI控制相比,具有较快的响应速度、较高的稳态精度和较强的鲁棒性.     

基于滑模变结构控制的永磁同步电机

针对传统永磁同步电机控制方法存在转矩波动大、抗干扰能力差的缺陷, 将积分滑模控制（ISMC: Integral Sliding Mode Control）方法引入到永磁同步电机调速系统, 并推导出相应的控制规律, 从而使转速和转矩的超调得到有效抑制, 且抗干扰能力强, 具有快速且精度更高的特性。通过Matlab 7.8仿真结果表明, 对于系统给定的改变以及外界干扰, 积分滑模控制器比传统直接转矩控制具有更好的鲁棒性, 该方法可实现永磁同步电机输出转矩快速响应且满足精确跟踪的性能要求。     

基于MATLAB/Simulink仿真的永磁同步电机新型超螺旋二阶滑模转速控制

为进一步提高永磁同步电机转速外环控制性能,设计了一种新型超螺旋二阶滑模转速控制器。基于传统超螺旋算法,提出了一种新型超螺旋算法,包括设计了变指数取代传统算法中非线性项的常指数,采用分数阶代替整数阶,构造了变边界层非线性指数函数取代开关函数。采用新型超螺旋算法设计永磁同步电机转速控制器,并进行MATLAB/Simulink仿真,过程中使用鲸鱼算法优化控制参数。所得仿真结果为：相比指数趋近律与传统超螺旋算法,采用新型超螺旋算法设计的转速控制器的转速超调、转速受扰时的下降幅度、转速稳态跟踪误差最小。根据仿真结果,得出结论为：新型超螺旋二阶滑模转速控制器在系统收敛能力、抗扰能力及抖振抑制能力方面均优于指数趋近律滑模和传统超螺旋二阶滑模转速控制器。     

永磁同步电动机的全数字式控制系统

提出了一种永磁同步电动机直接转矩控制的全数字化实施方案,电流环采用了滞环控制技术,电流调节频率达到１０ｋＨｚ,为构成永磁同步电动机全数字式交流伺服系统创造了有力条件。     

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.