基于动态矩阵控制的永磁同步电机矢量控制（英文）

针对强非线性、强耦合永磁同步电机石油钻机的控制问题,本文提出了一种动态矩阵模型预测控制的方法。该方法将采用多步预估技术的动态矩阵算法应用于永磁同步电机矢量控制的速度环控制中,并将其控制效果与传统的永磁同步电机PI控制进行仿真对比。通过对两种方法的初始动态响应以及负载干扰下的稳态恢复进行对比,表明与传统的永磁同步电机PI控制相比,本文所提出的动态矩阵模型预测控制的永磁同步电机的动态响应效果更好,系统的鲁棒性更强,验证了新方法在永磁同步电机石油钻机中应用的可行性。     

基于滑模扰动观测器的PMSM增量式模型预测控制

针对永磁同步电机模型预测控制在强扰动下的控制性能降低,及非增量式预测模型存在静态误差等问题,提出一种基于滑模扰动观测器的永磁同步电机转速-电流单环增量式模型预测控制方法。首先,基于永磁同步电机在同步旋转坐标下的数学模型和模型预测控制的原理,设计了转速-电流单环增量式模型预测控制器以消除静态误差。然后,设计电流限幅器,以保证电机工作于电流约束内。最后,设计滑模扰动观测器对负载扰动进行观测,用于前馈补偿控制,并证明观测器的稳定性。仿真结果显示,所设计的观测器能快速、准确地观测到负载转矩的变化,所提出的单环控制器具有良好的动态性能。与传统PI控制及非增量式模型预测控制进行仿真对比,所提方法具有超调小、抗干扰能力强等优点。     

基于模糊控制的永磁同步电机控制研究

针对传统永磁同步电机矢量控制系统的不足,给出了一种参数自整定模糊PI控制器,用于永磁同步电机矢量控制。根据模糊控制基本原理,设计了永磁同步电机的双闭环模糊PI控制器。基于Matlab/Simulink仿真平台,对模糊PI控制的永磁同步电机控制系统进行了仿真分析。仿真结果表明,对于有较高动态调速性能要求的永磁同步电机矢量控制系统,对转速、转矩采用模糊PI控制效果要大大优于传统控制方式。最后根据仿真模型,搭建实验平台验证了所提出的控制方法的正确性和有效性。     

基于滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制研究

针对永磁同步电机无位置传感器高动态性能控制问题,对传统矢量控制存在电流内环PI控制器对系统性能的影响以及传统滑模观测器中动态转子位置角估计不准、稳态转速估计不精确等观测器性能进行了改进,提出了一种基于改进滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制方法。根据永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,选择了电机d、q电流作为状态变量,利用前向欧拉法推导出永磁同步电机d、q轴电流的预测模型。通过实时评估价值函数选出使得下一时刻电流跟踪效果最好的电压矢量,将其对应的开关状态作用于逆变器。同时,推导表贴式永磁同步电机的滑模观测器模型并对其观测出的转子位置角和转速进行补偿,得到较为精确的估算值。最后将算法在Matlab/Simulink进行了仿真试验。研究结果表明:所提出的控制方法动态性能好、稳态精度高。     

基于模糊PI控制器的永磁同步电机矢量控制仿真研究

为改进传统PID控制的永磁同步电动机调速系统性能,提出一种基于模糊PI控制的永磁同步电机矢量控制新方法.仿真结果表明该方法控制精度高,动态特性好,适合于永磁同步电机的速度控制.     

永磁直线伺服系统模糊PI速度控制器研究

针对永磁直线同步电机伺服系统常规PI速度调节器动态响应慢、输出超调大等问题,提出了模糊自适应PI速度控制器,对比常规PI速度控制器进行了仿真和实验。基于永磁直线同步电机矢量速度闭环控制,分析了模糊PI速度控制器和基于模糊PI控制器的伺服矢量控制系统的结构,设计了模糊PI速度控制器,在Matlab/Simulink仿真环境下,建立了基于模糊PI速度控制器的永磁直线同步电机伺服系统仿真模型,并通过实际永磁同步直线电机伺服系统实验对仿真结果进行了实验验证。研究结果表明,模糊PI速度控制器,相对于常规PI控制器,可以明显降低超调量和调节时间。将仿真结果和试验结果对比,两者基本吻合,说明模糊PI速度控制确实可以较好地改善永磁直线同步电机伺服系统的动态性能。     

遗传算法和神经网络在永磁同步电机直接转矩控制中的应用

为了解决永磁同步电机直接转矩控制系统的转矩脉动大的缺陷,将遗传算法引入转速PI调节器,用以实现PI参数的自整定;将神经网络引入空间矢量调制以得到期望的空间电压矢量。在研究永磁同步电机动态数学模型的基础上,提出了基于遗传算法和神经网络的永磁同步电机直接转矩控制系统。分析了PI自整定和神经网络空间矢量调制的具体实现方法。借助MATLAB/Simulink软件进行了建模与仿真。仿真结果表明,提出的控制方法不仅具有转速响应快速、超调量小及转矩脉动小等优点,而且具有优良的动静态性能。     

基于蝗虫优化算法变论域模糊PI的PMSM矢量控制

永磁同步电机是一个多变量、强耦合、非线性和变参数的复杂控制对象,采用传统的PI控制很难满足现代工业的控制要求。为了获得较好的控制性能,在标准模糊PI控制的基础上,提出了一种蝗虫优化算法和变论域模糊PI相结合的控制方法。首先,介绍了蝗虫优化算法和变论域模糊PI控制的基本原理;然后,阐述了蝗虫优化算法变论域模糊PI转速控制器的设计过程,根据系统偏差在线调整模糊控制的论域;最后,搭建了基于dSPACE的永磁同步电机矢量控制系统的半实物平台,对提出的控制方法进行了实验验证。结果表明,相比于标准模糊PI控制,所提出的控制方法提高了系统的动态响应速度和鲁棒性。     

永磁直线同步电机直接推力控制神经网络自适应PI速度控制器设计

提出了一种基于人工智能技术的自适应PI速度控制器来改进经典的永磁直线同步电机直接推力控制(DTFC)系统的性能。所提出的方法是应用反向传播(BP)的神经网络(N-N)来调整经典的比例积分(PI)速度控制器参数。并将传统的PI速度控制器设计方法与提出的方法进行了仿真对比。仿真结果表明,传统的DTFC控制策略基于该方法提出的N-N速度控制器可以实现更高的性能,具有响应速度快、超调量小以及鲁棒性等特点。     

永磁直线同步电机的多步虚拟位置预测控制

预测控制是一种通过数学模型对电机未来行为进行预测与调整，以此减小系统时延影响的优化控制方法。系统时延是一种非线性时变扰动，难以被准确估算与补偿，降低了传统位置预测控制应用于直线电机这类响应快速对象时的位置跟踪性能。本文分析了永磁直线同步电机的系统时延来源与影响，在预测模型中引入主动变速系数来降低系统时延以加快电机响应速度，解决了传统预测控制无法进行滚动优化的问题进而提出了一种多步虚拟位置预测控制，实现高性能系统时延补偿。文章对一台医用显微镜用小功率永磁直线同步电机进行仿真和实验，结果表明所提方法能够加快电机动态响应速度，并且在对三角、正弦等不同类型曲线的跟踪中均能够降低系统时延的影响，位置跟踪精度相较传统位置预测控制提高了约20%。     

多参数变化下基于参数辨识的永磁同步 电机偏差解耦控制方法

针对矢量控制下永磁同步电机d-q轴电流无法动态解耦,导致电机参数的动态变化影响其控制系统稳定性问题,提出一种基于参数辨识的永磁同步电机偏差解耦控制(PI-DDC)方法。以d-q轴电流控制器耦合系数为零推导完全解耦下偏差解耦项的传递函数,由此考虑电阻、电感和永磁体磁链等电机参数的动态变化对偏差解耦效果的影响,引入带遗忘因子递推最小二乘法在线辨识电机各参数,通过实时修正偏差解耦控制模型中的电机参数实现d-q轴电流解耦。以一台永磁同步电机为例,不同工况下的仿真和实验结果表明,所提的PI-DDC方法相比于传统偏差解耦控制方法,d-q轴电流响应时间缩短约50%,超调量分别减小约60%和70%,最大波动幅值分别减小约30%和37%,具有更好的控制精度和动态性能。     

Torque-based optimal acceleration control for electric vehicle

The existing research of the acceleration control mainly focuses on an optimization of the velocity trajectory with respect to a criterion formulation that weights acceleration time and fuel consumption. The minimum-fuel acceleration problem in conventional vehicle has been solved by Pontryagin＇s maximum principle and dynamic programming algorithm, respectively. The acceleration control with minimum energy consumption for battery electric vehicle（EV） has not been reported. In this paper, the permanent magnet synchronous motor（PMSM） is controlled by the field oriented control（FOC） method and the electric drive system for the EV（including the PMSM, the inverter and the battery） is modeled to favor over a detailed consumption map. The analytical algorithm is proposed to analyze the optimal acceleration control and the optimal torque versus speed curve in the acceleration process is obtained. Considering the acceleration time, a penalty function is introduced to realize a fast vehicle speed tracking. The optimal acceleration control is also addressed with dynamic programming（DP）. This method can solve the optimal acceleration problem with precise time constraint, but it consumes a large amount of computation time. The EV used in simulation and experiment is a four-wheel hub motor drive electric vehicle. The simulation and experimental results show that the required battery energy has little difference between the acceleration control solved by analytical algorithm and that solved by DP, and is greatly reduced comparing with the constant pedal opening acceleration. The proposed analytical and DP algorithms can minimize the energy consumption in EV＇s acceleration process and the analytical algorithm is easy to be implemented in real-time control.     

基于等价输入干扰估计器的永磁同步电机无速度传感器控制

提出了一种新型的采用等价输入干扰估计器的永磁同步电机控制系统结构,其控制器采用PI控制方法,估计器采用状态观测器与低通滤波器的组合,在此结构下控制器与估计器的设计满足分离原理.为实时估计电机转速,根据定子侧测量的电压、电流值,基于扩展卡尔曼滤波方法(EKF)设计了电机的转速估计器.仿真结果表明在较宽的速度给定范围内,估计器有较高的估算精度,控制器能很好地抑制未知干扰,提高了永磁同步电机的性能.最后通过dSPACE实验验证了该方法的有效性.     

永磁同步电机直接转矩控制的改进与仿真

永磁同步电机（PMSM）以其高效率、高功率因数等优点,在工业领域得到了广泛的应用。主要分析了永磁同步电机的直接转矩控制（DTC）系统,分析了零电压矢量对永磁同步电机的作用,构造了一种新型的含零电压矢量控制开关表,改进了传统的控制系统。仿真结果表明,正确地使用零电压矢量能够有效减少转矩脉动,改善系统性能。     

模糊免疫PID调速系统及其在缝纫机上的仿真

针对工业缝纫机采用传统PID调速方法无法满足其高动态性、高适应性的要求,借鉴生物免疫反馈机理,提出了模糊免疫PID控制方法,对永磁同步电动机(PMSM)进行了调速控制。通过研究遗传免疫算法和模糊控制算法,对传统的PID调速方法进行了改进,提出了模糊免疫PID调速控制模型,并且进行了仿真实验。仿真结果表明,与传统PID调速方法相比,该新型PID调速方法具有响应快速、超调量小、鲁棒性好、抗干扰能力强等优点。     

Periodic speed ripples minimization in PM synchronous motors using repetitive learning variable structure control

In this paper, we propose a simple repetitive learning variable structure control (RLVSC) scheme to reduce periodic speed ripples in a permanent magnet synchronous motor (PMSM). These speed ripples are induced by parasitic torque pulsations that vary periodically with rotor position. The conventional PI speed controller is able to reduce speed ripples to a certain extent but not sufficient enough for many high performance applications. During steady state, the RLVSC generates a reference compensation current that together with the outer loop PI speed controller is used to minimize the speed ripples. Being a plug-in module, the proposed RLVSC controller can be easily integrated to any of the existing PMSM drive systems. Experimental evaluation of the proposed scheme is carried out on a DSP-controlled PMSM drive platform. Test results obtained demonstrate the effectiveness of the proposed control scheme in reducing speed ripples by a factor of approximately 3 under various operating conditions.     

Adaptive sliding mode current control with sliding mode disturbance observer for PMSM drives

This paper focuses on the current control of a permanent magnet synchronous motor (PMSM) for electric drives with model uncertainties and external disturbances. To improve the performance of the PMSM current loop in terms of the speed of response, tracking accuracy, and robustness, a hybrid control strategy is proposed by combining the adaptive sliding mode control and sliding mode disturbance observer (SMDO). An adaptive law is introduced in the sliding mode current controller to improve the dynamic response speed of the current loop and robustness of the PMSM drive system to the existing parameter variations. The SMDO is used as a compensator to restrain the external disturbances and reduce the sliding mode control gains. Experiments results demonstrate that the proposed control strategy can guarantee strong anti-disturbance capability of the PMSM drive system with improved current and speed-tracking performance.     

考虑铁损的永磁同步电动机有限时间模糊动态面控制

提出了一种考虑铁损的永磁同步电动机有限时间动态面位置跟踪控制方法。该控制方法以传统反步法为基础,采用有限时间控制技术,提高了系统的响应速度和控制精度;引入动态面控制技术,解决了计算复杂性的问题。运用分段光滑函数逼近的方法,避免了输入饱和。仿真结果表明,该方法可以有效地克服输入饱和带来的影响,可实现对永磁同步电动机快速有效的位置跟踪控制。