永磁同步电机伺服系统的变增益自抗扰控制器设计

针对传统的线性自抗扰控制技术中存在的初始峰值问题,设计了一种变增益自抗扰控制器,并应用到永磁同步电机伺服控制方案设计中,分别对永磁同步电机的转速环和电流环设计转速和电流控制器。采用变增益自抗扰控制器的永磁同步电机伺服控制方案,削弱了传统方法系统初始峰值问题以及抗负载扰动能力得到较大的改善,提高了系统的动态性能。仿真和实验结果表明,变增益自抗扰控制器解决了传统方法的峰值问题,且与传统的PID控制器比较,系统在负载转矩变化时响应速度快、超调小、控制精度高,具备较强的鲁棒性。     

基于DSP直流电机模糊免疫PID控制器研究北大核心

针对稀土直流伺服电机调速系统参数模型的非线性、时变性的特点,提出一种基于DSP的模糊免疫PID控制器算法,来克服模糊PID控制器鲁棒性差和适应性能差的问题。模糊免疫PID控制器是根据淋巴T细胞的生物免疫反馈机理来实现非线性P控制器,利用模糊推理来逼近非线性函数,并结合PID控制器来消除负载变化或输入变化引起的控制误差。以TI公司的数字信号处理器TMS320LF2407为控制器对稀土直流伺服电机进行控制试验,试验结果经串口上传至PC主机,用基于Labview的主机软件实时显示电机输出响应曲线。系统采用双闭环控制,内环为电流环,外环为位置环。通过试验可以看出,较之模糊PID控制器,当电机在负载下运行时,模糊免疫PID控制器具有较高的控制精度和较好的鲁棒性。     

直流电动机调速系统模糊控制的仿真

针对直流电动机调速系统的非线性和结构参数易变化等特点 ,本文设计了模糊控制器 ,建立了转速环为模糊控制的双闭环调速系统。为了验证模糊控制器的控制效果 ,本文对直流电动机的参数变化、负载突变等不同情况进行了仿真研究 ,并将仿真结果与常规PID控制进行比较。结果表明 ,模糊控制器在电机参数变化或负载突变时具有较好的控制性能     

基于变结构自抗扰控制器的永磁同步电动机伺服系统

设计了一种新型永磁同步电动机变结构自抗扰位置伺服控制系统.通过对控制器的变结构设计,使得在保持原控制器特点的同时减少了可调参数,并改善了系统控制性能;通过对交轴输出方程的分析,提出了一种新的位置变结构自抗扰控制方案,在保证系统动态性能的同时,提高了抗负载扰动的能力.仿真结果表明,改进后的系统具有响应速度快、无超调、控制精度高的特点,对负载及系统内部参数变化具有较强的鲁棒性.     

基于ASAPSO的火炮随动系统模糊控制策略

针对传统PID控制器因参数无法随负载变化而实时改变,导致火炮随动系统控制效果不佳的问题,设计了以空间矢量控制为理论基础的三闭环随动控制系统。该随动控制系统采用永磁同步电机(PMSM)作为执行电机,并在系统位置环上加入了经自适应模拟退火粒子群优化算法(ASAPSO)优化参数后的模糊控制器。通过搭建系统仿真模型,将这2种控制器分别运用在该随动控制系统的位置环上,对比了2种控制器的位置响应、抗转矩扰动能力和目标跟踪能力。结果发现,模糊控制器的参数经ASAPSO优化后,系统的静态特性和动态特性比传统PID控制器更好,能够有效克服转矩扰动等非线性因素的影响,系统具有较好的目标跟踪性能。     

基于复合积分滑模的永磁同步电机硬件在环位置控制

为了提高永磁同步电机位置控制系统在启动阶段位置响应的快速性以及负载扰动时位置响应的鲁棒性,基于分数阶微积分理论,引入状态变量的分数阶积分项,提出一种非线性复合积分滑模面,设计了相应的复合积分滑模控制器,并通过Lyapunov 定理证明其稳定性。采用线性二次型调节器方法设计了控制器的参数,并在基于SIMULINK/QuaRC的PMSM硬件在环实时控制系统中,对所提控制算法做了性能测试与对比试验。实验结果表明,所提方法在位置响应的快速性以及对负载扰动的抑制能力方面,优于传统整数阶积分滑模控制方法。     

直流电动机调速系统模糊控制的仿真

针对直流电动机调速系统的非线性和结构参数易变化等特点，本文设计了模糊控制器，建立了转速环为模糊控制的双闭环调速系统，为了验证模糊控制器的控制效果，本文对直流电动机的参数变化，负载突变等不同情况进行了仿真研究，并将仿真结果与常规PID控制进行比较，结果表明，模糊控制器在电机参数变化或负载突变时具有较好的控制性能。     

基于ADRC和反步法的PMSM位置控制系统

针对永磁同步电机位置控制系统追求定位的快速性、准确性和无超调的目标要求,按照双环结构的理念设计了一种新颖的三环位置控制系统。采用一阶系统的自抗扰控制策略构成位置外环控制器得到期望的转速信号,采用反步法构成速度环、电流环控制器得到系统的实际控制ud、uq,通过自适应方法估计负载的变化,由此增强了系统的鲁棒性,保证了速度控制精度。针对三环位置控制系统,通过仿真验证控制策略的有效性。     

双三相永磁同步电机位置伺服前馈反馈复合控制

传统伺服系统的位置控制器只采用纯比例控制,不能兼顾系统的响应速度和稳定裕度,且对斜坡等输入信号不能实现无差跟踪。通过分析位置伺服系统的传递函数,设计了一种新型前馈反馈复合控制器。该复合控制器重构了系统的误差传递函数,使系统能够准确跟踪给定信号,提高了伺服系统的跟踪性能和稳定性。为了进一步提升电流环动态性能,在电流环添加反电动势前馈势补偿,用于减小反电动势对电流响应的影响。仿真和试验表明,该控制方法提高了位置伺服系统的动态性能和跟踪精度,验证了前馈反馈复合控制的有效性。     

自抗扰控制在PMSM伺服控制系统中的应用

永磁同步电机伺服控制系统的非线性和不确定性的特点,给高性能位置伺服控制的实现带来了困难。为了克服电机及负载在内的广义被控对象不确定性因素和非线性因素对系统性能造成的影响,本文采用自抗扰控制器设计了伺服控制系统的速度环和位置环。自抗扰控制将系统所有扰动量,包括负载扰动、控制跟踪误差、模型误差等等,作为系统的一个状态变量,利用扩张状态观测器对扰动进行在线估计,并根据估计结果对扰动进行前馈补偿控制,从而抑制扰动对整个伺服控制系统的影响。     

电动汽车调速系统加速度变结构鲁棒控制

针对电动汽车调速系统负载转矩的未知时变特性,设计了一种扰动观测器对负载转矩扰动进行观测及补偿。在此基础上,设计了滑模变结构控制器对预定的速度及加速度曲线进行跟踪控制,并利用其对扰动不敏感特性来抑制各种干扰的影响,以提高系统的鲁棒性和控制性能。仿真试验表明,所设计的控制器具有较高的速度、加速度跟踪精度和较好的动态性能,且对负载变化、参数摄动等内外扰动的鲁棒性较好,满足电动汽车调速系统的控制要求。     

基于自抗扰控制器的PMSM伺服控制系统研究

将自抗扰控制器(ADRC)应用在交流永磁同步电机(PMSM)伺服控制系统中,针对永磁同步电机伺服系统的高精度、快速响应等要求,对伺服控制系统三个闭环分别设计自抗扰控制器。在电流环设计一阶自抗扰控制器来取代常用的PID控制器,将位置环、速度环整合为一个统一的闭环并设计二阶自抗扰控制器进行控制;针对不同环节的控制要求和目的,采用不同的函数组合形式设计相应的控制器,充分利用自抗扰控制器的优良控制特性来满足高精度伺服控制系统的要求。通过搭建Simulink仿真模型进行验证,该伺服控制系统具有跟踪速度快、无超调、控制精度高、对负载及参数变化鲁棒性强等特点。     

直线永磁同步伺服电机位置控制器H∞鲁棒性能设计

对于直线永磁同步伺服电机,提出了一种高精度的H∞鲁棒位置控制器.其中,使用H∞鲁棒控制理论设计反馈控制器,在具有模型摄动及外部干扰的情况下,保证了闭环系统的鲁棒稳定和鲁棒性能;针对被控对象的标称模型设计IP积分-比例位置控制器,以满足位置系统性能要求.设计的控制器既保证了系统的鲁棒性,又保证了系统的跟踪性能.仿真结果表明了提出方案的合理性和有效性.     

基于龙伯格观测器的BLDC滑模控制系统仿真研究

针对无刷直流电机（BLDC）负载频繁改变导致电机调速性能差的问题,提出了一种基于负载转矩观测器的速度滑模控制方法。速度环采用滑模变结构控制方法,基于改进指数趋近律设计了速度滑模控制器;同时为了减小负载转矩扰动对电机运行状态的影响,基于龙伯格观测器设计了负载转矩观测器,通过观测器来估计实际的负载转矩并将观测器的输出前馈给速度滑模控制器来抵消负载转矩扰动的影响。为了验证提出方案的有效性,在MATLAB/Simulink仿真环境上搭建了仿真模型并进行了仿真分析,仿真结果表明基于负载转矩观测器和速度滑模控制器的无刷直流电机系统有着优异的性能,与传统PI控制相比,抗扰能力强、恢复时间短、转速响应快,证明了提出方案的有效性。     

永磁同步电机的双口三自由度内模自适应控制器设计

在一些高性能的驱动场合，电流耦合、控制量饱和和惯量扰动的存在是造成伺服系统控制性能变差的重要原因。为改善该种情况，分别对永磁同步电机矢量控制系统的电流环、速度环进行设计。电流环采用了双口三自由度内模控制结构，一方面实现了对定子电流交叉耦合电势的完全解耦，另一方面，通过适当的设计双口控制器，可以使系统拥有更好的伺服跟踪、扰动抑制和抗积分饱和性能。速度环采用参数自校正PI控制器，设计目标是解决工程实际中电机及其负载转动惯量变化导致的系统超调和稳态抖动问题。仿真结果表明，双口三自由度内模自适应控制器可以在同一矢量控制系统中实现稳定工作，系统具备更好的控制性能。     

电动汽车异步电机变频驱动系统的自抗扰控制

电动汽车异步电机电驱动系统通常采用效率优化策略以节约电能,但效率优化异步电机变频驱动系统存在磁链、负载变化以及电机参数时变等多种不确定因素,对闭环系统的控制器设计提出了较高的要求.为提高电驱动系统的运行性能,设计了效率优化异步电机变频驱动系统的自抗扰控制器,根据在不同负载时电机磁链变化大的特点,给出了自抗扰控制器的参数整定方案.实验结果表明,采用自抗扰控制器的效率优化异步电机变频驱动系统与传统的采用PI调节器的效率优化异步电机变频驱动系统相比,具有更好的抗干扰性能和快速的转速跟踪性能.     

圆筒型反向式横向磁通直线电机定位力补偿二阶自抗扰控制器位置控制

为减小定位力、摩擦力及负载等扰动对圆筒型反向式横向磁通直线电机(TRTFLM)位置控制性能的影响,提出一种定位力补偿二阶自抗扰控制器(ADRC).首先,给出该电机的基本结构与运行原理,并对其定位力产生机理、数学模型及谐波分量进行分析;其次,基于该电机的数学模型,将位置环与速度环进行并联设计,构建位置环二阶ADRC,提高了TRTFLM位置控制的抗扰性能及跟踪性能;在此基础上,将定位力模型嵌入至扩张状态观测器(ESO)中,实现对二阶ADRC的优化,进一步提高了位置控制跟踪性能;最后,实验表明该控制方案的可行性和有效性.     

基于CRS算法的控制器优化在直线电机X-Y驱动平台中的应用

设计了应用于半导体封装设备金丝球邦定机的高速高精度直线电机X-Y平台控制器,以达到高速、高精度响应,以及在外界干扰和参数不确定性因素影响下的鲁棒性.通过对PI控制器、PDF控制器和PDFF控制器的性能比较,选择PDFF作为速度环控制器、PID作为位置环控制器的双环控制架构.根据降阶的系统模型、利用基本CRS算法对控制器参数进行优化.仿真和实验结果证明,该控制方案具有良好的响应性能和鲁棒性,加速度可以达到5 g,调整时间为4ms以内.     

基于PR控制的负载模拟系统

负载模拟系统用于位置伺服系统带载测试时,需要在被承载系统拖动的同时,模拟负载转动惯量和负载力矩,然而承载系统运动状态变化引入的干扰力矩,使得负载模拟系统难以在较大频宽范围内实现高精度负载模拟。该文以永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)作为负载模拟系统力矩加载执行器,提出在负载转矩控制器中加入比例谐振控制方法,提升负载模拟系统性能。通过构建同频率比例谐振控制器,抑制干扰力矩,实现无静差跟踪周期负载力矩;根据正弦运动中位置与加速度的幅值相位关系,结合相应频率的比例谐振控制器,高精度模拟位置伺服系统负载转动惯量。此外,应用内模原理分析比例谐振控制器用于负载模拟系统中,系统参数和输入信号的鲁棒性;采用根轨迹方法设计比例谐振控制器参数。仿真及实验验证了频率为10 Hz时负载模拟效果,证明了方法的正确性和有效性。     

基于负载观测器的步进电动机滑模位置控制

将滑模变结构控制应用于两相混合式步进电动机的位置控制系统中,提出一种改进的具有时变切换增益的指数趋近律,并设计滑模控制器取代传统PID控制的位置环和速度环,针对实际运行时负载扰动未知的问题,构建了负载转矩观测器。仿真和实验结果表明滑模变结构控制对两相混合式步进电动机的位置控制具有较好的鲁棒性,良好的动态和稳态性能。