基于滑模观测器与分数阶锁相环的无传感器PMSM矢量控制(英文)

提出一种基于滑模观测器与分数阶锁相环(FO-PLL)的无传感器永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)矢量控制算法.首先用滑模观测器估计出反电势,然后设计FO-PLL对转子位置和速度进行估计.切换函数采用饱和函数代替开关函数,有效地削弱了滑模观测器存在的抖振.所提出的FO-PLL包含一个可调的分数阶次r,因此与传统锁相环(PLL)相比,该FO-PLL具有一个额外的自由度,传统PLL也可以看成是FO-PLL的一个特例.通过选择合适的分数阶次r,能够获得更好的转子位置和速度观测性能.仿真结果证明了所提方法的有效性.     

基于dSPACE的新型双滑模PMSM控制方法

设计一种基于滑模理论的永磁同步电机控制系统,利用滑模控制器代替传统的PID控制器,用滑模观测器代替传统的位置传感器。滑模控制器中针对传统滑模控制的抖振问题,引入准滑模和趋近律的概念,设计一种新的滑模控制器。滑模观测器使用连续饱和函数代替传统的开关函数,有效地减少高频噪声信号,经李亚普诺夫稳定方程证明系统的稳定性。本设计方法充分发挥滑模控制的优势。通过d SPACE实验平台的验证和Control Desk环境的实时观测,证明所设计的新的滑模控制器在消除抖振和抗干扰方面明显优于传统的滑模控制器和PID控制器,滑模观测器能准确地观测位置信号,而且针对具有噪声干扰的场合,加入卡尔曼滤波器,有效地减少了干扰信号。     

基于定子磁链的双馈风力发电机滑模MRAS转速估计

针对双馈风力发电机工作环境恶劣,使用机械传感器进行速度和位置信号检测导致的故障率高、检修不便等问题,提出了一种基于双馈电机定子磁链的滑模MRAS转速估计器.方法是利用双馈电机定子磁链电压模型作为参考模型,利用双馈电机定子磁链电流模型作为自适应模型,利用两模型输出的叉积构造滑模面,并利用小信号模型分析了滑模存在和到达条件.同时,通过引入连续的饱和函数,解决了传统滑模观测器的高频抖动问题.最后,基于Matlab/SimuLink对提出的控制方法性能进行了验证.     

基于自适应变结构的矩阵变换器驱动感应电机直接转矩控制

提出了一种矩阵变换器驱动感应电机变结构直接转矩控制的新方法,利用感应电机状态方程和自适应趋近律来设计变结构控制器,采用光滑函数替代传统的开关函数以减小高频抖动.结果表明,相对于传统矩阵变换器驱动感应电机直接转矩控制,所提出的矩阵变换器双空间矢量调制方法的控制策略具有转矩脉动低和开关频率恒定的优点,保持了传统直接转矩控制的快速转矩响应,并具有良好的动、静态性能.     

基于新型滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

提出一种新型滑模观测器对永磁同步电机(permanent magnetic synchronous motor,PMSM)转子的位置和速度进行精确的参数估算,该观测器采用变边界层S函数替代传统的正负号函数,S函数的边界层宽度根据永磁同步电机的转速进行调整,有效的克服了正负号函数作为开关函数所带来对电机参数的依赖和抖振的影响。结合永磁同步电机在旋转坐标系的数学模型,推导出观测器的收敛条件,并利用李亚普诺夫理论证明了算法的收敛性。仿真结果表明,该滑模观测器可准确观测转子位置和速度,并且具有良好的动态响应特性和鲁棒性。     

基于H_v估计的随机振动功率谱复现控制算法

针对传统的基于H1估计的随机振动控制算法估计系统频响函数时的不足,提出一种基于Hv估计的频响函数修正算法.首先在试验初始阶段采用Hv估计法估计系统频响函数,然后对其进行迭代修正,以减小系统时变特性的影响,使得估计结果更加接近真实频响,最后通过功率谱复现仿真验证了该文方法的有效性.     

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。     

基于参数自适应滑模观测器的发动机气缸压力估计

气缸压力是发动机燃烧分析与故障诊断的重要参数,为了提高发动机动力学模型中的气缸压力估计精度,提出参数自适应滑模观测器设计方法.建立了基于参数自适应滑模观测器的发动机动力学模型,通过对发动机摩擦偏移及散热损耗比例系数进行修正,并依据Lyapunov稳定性理论得出观测器收敛的充分条件,在保证全局系统误差尽可能小的基础上,使得气缸压力估计误差趋近于零.仿真结果表明,参数自适应滑模观测器方法较传统滑模观测器方法具有更高的估计精度,而且该方法只需利用曲轴位置传感器得到转速信号,其硬件成本低.     

一种永磁同步电机滑模观测器的设计

针对传统开关切换函数滑模观测器存在高频抖振的问题,在研究卡尔曼滤波器优点的基础上,将饱和函数引入到滑模观测中,取消了一阶低通滤波器,构造了一种新型的滑模观测器.该滑模观测器能够减小估算反电势中的纹波,且不产生信号相位差,并较传统的滑模观测器结构简单.同时分析了卡尔曼滤波器参数的变化规律.仿真结果证明,由该滑模观测器构成的控制系统具有良好的动态性能和稳态品质.     

无位置传感器的空调压缩机MTPA控制研究

传统的滑模观测器(SMO)由于其开关函数在切换控制阶段,频繁的不连续控制导致滑模观测器观测的信号中含有大量高频抖振信号。针对以上问题,首先对传统滑模观测器进行详细分析,在此基础上改进开关函数,从而提出一种新的变边界层切换函数。当误差减少至阈值时,通过使状态误差切换至小边界层来减少抖振现象并提高转子位置和转速的观测精度;同时引入MTPA(最大转矩电流比)控制策略,重新分配定子d、q轴电流,运用低阶多项式对定子d、q轴电流与转矩的关系进行拟合,该种方法计算量小,效果明显,工程实现更为容易,最后通过仿真验证了所提方法的有效性。     

模糊超扭曲滑模观测器在PMSM中的研究与应用

针对传统滑模控制的永磁同步电机(PMSM)无感系统调速过程中,由于滑模函数存在高频开关量而导致转速抖动的问题,提出使用模糊超扭曲二阶滑模观测器(FST-SMO)进行改进的策略;新型观测器采用高阶滑模控制理论搭建,将滑模函数开关量转移到了高阶导数中,利用算法的积分运算削弱开关量抖振;同时考虑到传统二阶滑模观测器的增益为固定值,无法根据误差量自行调节的问题,提出了基于模糊控制的增益自调节方法,根据误差值及其变化趋势,利用模糊算法输出当前的滑模增益,增强了系统稳定性及鲁棒性;在Simulink环境中搭建了基于模糊超扭曲滑模系统(FST-SMO)的永磁同步电机仿真模型,在不同调速区间内进行调速仿真,并与传统滑模系统仿真的转速波动以及转子角度跟随性进行比较,仿真结果验证了模糊超扭曲滑模观测器具有更高的控制精度与更强的适应性,转速平稳角度跟随性能优越,有效降低转速的抖振。     

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...     

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.     

改进型感应电机电压模型磁链观测器设计

针对传统电压模型磁链观测器中引入低通滤波器后,带来幅值相位误差及滤波最佳截止频率选择问题,本文提出了一种高通滤波器和低通滤波器串联,且对电压模型中的电压项和电流项分别积分的改进型电压模型转子磁链观测器.文中分析了该改进型磁链观测器性能提高的原因,推导了高通滤波器和低通滤波器引起的幅值和相位误差补偿算法.仿真和实验验证了补偿算法的有效性,并且新的改进型转子磁链观测器在电机全速范围内具有优良的稳态和动态性能,具有较高的工程实践价值.     

四维空间分形插值算法在品位估算中的应用

克里金法是一种应用广泛的低通滤波性插值方法,但其无法重建原始信息中的高频、低频和局部信息。分形插值算法可利用自相似性,在保留原始信息的基础上,克服克里金插值中低通滤波的局限性,从而提高插值的准确性。本文在传统分形插值算法的基础上,结合地质空间信息,提出了适用于矿床品位估算的四维空间分形插值算法,并将其应用于钼矿的品位估算。结果表明：在该钼矿的品位估算中,四维空间分形插值算法明显优于克里金法。     

基于滑模观测器的航空发动机信号重构

本文研究航空发动机控制系统中传感器的信号重构问题。针对含有建模误差等未知干扰发动机模型,考虑传感器发生故障情况下,提出了基于滑模观测器的航空发动机信号重构方法。首先通过滤波器将含有传感器故障的系统等效为含有虚拟的执行器故障的系统;然后设计滑模观测器,并设置合适的增益矩阵使得状态估计误差稳定有界、输出估计误差在有限时间内到达滑模面,保证了滑模观测器对传感器故障的精确估计,在此基础上实现航空发动机的信号重构;最后,通过MATLAB/simulink对低压转速传感器发生不同幅度的软硬故障时进行信号重构仿真并与常用的卡尔曼滤波器方法进行对比,结果验证了该方法的有效性。     

基于滑模观测器的电动汽车最大牵引力估计

为实现双电机四轮驱动电动车在不同路面的最大驱动力, 提出了基于LuGre摩擦动力学模型和滑模观测器(SMO： Sliding Mode Observer)的牵引力控制策略。利用LuGre动力学模型中反应路面条件的参数θ, 实现路面条件在线辨识。通过SMO对电动汽车在纵向行车工况下、 轮胎小滑移率时, 主动估计路面条件参数θ, 进而估算其最佳滑移率, 获得路面可提供的最大牵引力。同时采用动态饱和非线性控制策略限制电机的最大输出力矩, 保证电动车在不同路面条件下防滑行驶。仿真实验表明, 基于滑模观测器的最佳滑移率估计方法可在不同路面条件下提供电动汽车最大牵引力, 对汽车行驶的主动安全性有重要意义。     

基于非线性干扰观测器的无人平台有限时间镇定控制

研究了存在模型不确定性和外界干扰工况下的非完全对称无人平台有限时间镇定控制问题.考虑模型参数矩阵的非对角线元素存在非零项,仅通过一次微分同胚变换即将原模型化为级联系统形式,简化了计算步骤;基于此级联系统借助终端滑模和反步控制方法设计了有限时间收敛控制器,解决了传统反步滑模控制器收敛速度缓慢的问题;通过引入1阶低通滤波器,对镇定控制器结构进行了优化,避免了执行器陷入"饱和";基于非线性干扰观测器对外界干扰及系统不确定性进行平滑估计和补偿,无需明确知道估计误差的上界即有效提高了控制器的鲁棒性.最后基于Lyapunov理论证明了闭环系统具有均方意义稳定性并进行了数值仿真,仿真结果验证了控制器的有效性和鲁棒性.      

一种改进的QRS波检测方法

对QRS波群的检测算法进行研究,针对基于经验模式分解的传统QRS波检测方法存在的一些问题加以改进,提出新的检测方法.该方法利用心电信号经过经验模式分解后,QRS波能量主要分布在第1个固有模态函数IMF1的特性,通过对IMF1进行阈值收缩去噪、线性高通滤波以及非线性低通滤波等预处理突出QRS波的特征信息,最后利用自适应阈值法检测QRS波.研究结果表明:利用心率失常库MIT-BIH中的记录对该检测方法进行检验,正确检出率超过99.8%;该方法简单有效,准确率高,适于实际应用.     

基于滑模观测器的卫星姿态控制系统滑模容错控制

针对卫星姿态控制系统执行机构故障,设计了基于滑模观测器的滑模容错控制律.采用迭代学习算法在线调节观测器滑模项切换增益,设计滑模观测器估计卫星姿态和角速度.在此基础上,将执行机构故障作为系统的未知动态,提出一种对卫星姿态控制系统执行机构故障不敏感的滑模容错控制方法.该方法利用系统输入和状态信息,结合动力学特性实现未知动态估计,以此设计滑模控制律.通过数字仿真验证了该容错控制方法的有效性.