基于积分滑模控制的无速度传感器PMSM的研究

为研究永磁同步电机(PMSM)在无速度传感器工况下的速度跟踪估计,根据PMSM的工作原理,建立了内埋式PMSM的数学模型。利用积分滑模鲁棒性强的优点,提出了在积分滑模控制条件下采用旋转高频电压注入法对电机转速估计的无速度传感器控制方案,并分析了电机在高低速运行时的特点。仿真结果表明,采用高频注入法的积分滑模控制系统在高、低速工况下运行时稳定可靠,并具有较好的鲁棒性,能够实现速度跟踪估计。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制

为解决永磁同步电机（PMSM）控制中机械式位置传感器带来的成本及可靠性等问题,将滑模观测器技术应用到PMSM矢量控制系统中。该系统采用滑模面及滑模等效控制方法,通过选择足够大的滑模增益,在观测电流和实测电流之间的误差上构建滑模面,对电机反电势进行观测以得到转子位置角,并基于Lyapunov稳定性判据对滑模观测器的收敛性进行了分析;建立了应用滑模观测器的PMSM无传感器矢量控制实验系统,设计了位置及速度滑模控制器。进行了1500r／min稳态及正负转速切换的角度估算实验,实验结果验证了该方法的有效性。研究结果表明,基于滑模观测器的无传感器控制策略能准确估计出PMSM的转子位置角,从而得到转子速度,且系统具有较好的动、静态特性。     

遗传神经网络滑模控制在交流伺服控制中的应用研究

基于永磁同步电机(PMSM)的交流伺服系统能够有效提高机床加工能力,但是PMSM具有时变非线性,很难建立它的精确数学模型,因此采用传统PID控制器难以得到期望的控制效果。为保证控制精度,研究了一种遗传神经网络-滑模变结构矢量控制交流伺服系统。该控制系统采用id=0矢量控制策略,应用滑模控制器来准确跟踪伺服位置指令,并在速度环利用径向基神经网络(RBF)来优化滑模控制律以改善与消除滑模抖振;同时为了提高RBF工作效率,采用改进遗传算法(GA)离线优化RBF初始结构。通过dSPACE半实物仿真平台对PMSM进行实验测试,结果表明,所设计的遗传-RBF网络-滑模控制器能够在外界干扰下稳定工作,精确跟踪伺服位置指令,并且控制性能比只采用滑模控制好。     

基于空间矢量与滑模变结构的PMSM电动汽车动力性仿真分析

为研究永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)电动汽车的动力性,提出基于空间矢量与滑模变结构的PMSM综合控制算法,详细阐述了整车参数匹配、PMSM选型、空间矢量建模以及滑模变结构控制器的设计,并建立整车仿真模型,进行NEDC工况动力性仿真分析。结果表明,电动汽车传动比、PMSM功率参数等设计合理;空间矢量与滑模变结构及综合控制方法获的动力性良好,具有很好的合理性与较强的实时性,且不影响汽车的舒适性。     

无传感器永磁同步电机控制策略研究

永磁同步电机由于其结构简单、功率密度高等特点广泛应用于航空航天和新能源等新兴领域,其控制系统的开发也具有重要的意义。根据永磁同步电机的数学模型,设计出控制策略为矢量控制,SVPWM为调制方式,无位置控制方法(采用滑模观测器)的双闭环控制系统。通过Simulink仿真,比较了五段式和七段式SVPWM在控制效果上的区别,并为得到准确的转子位置估计值提供了参数选取方法。采取了提高系统精度和程序运算速度的措施,对滑模观测器相关参数进行了选择,并完成整体实验。实验结果表明,该系统能够实现基于SVPWM的永磁同步电机的无传感器控制。     

基于模糊微分积分滑模的无速度传感器永磁同步电机运行研究

为研究永磁同步电机（PMSM）在无速度传感器工况下的速度跟踪估计,利用自适应模糊微分积分滑模鲁棒性强的优点,提出了在自适应模糊微分积分滑模条件下采用旋转高频电压注入法对电机转速估计的无速度传感器控制方案。仿真结果表明,采用高频注入法的自适应模糊微分积分滑模控制系统在高、低速工况下动态响应快速,并具有较好的鲁棒性,能够实现速度跟踪估计。     

永磁同步电动机DTC及SMC控制系统建模与仿真

介绍了永磁同步电动机(PMSM)驱动装置中直接转矩控制(DTC)及滑模变结构控制(SMC)原理和设计方法。在MATLAB6．5环境下,通过Simulink中的电力系统仿真库,建立相关模型进行仿真。仿真结果表明控制系统的动态和稳态性能良好,并且可以利用得到的波形直观地对两种控制方法以及普通的矢量控制方法进行对比和分析,是进一步进行硬件开发的基础。     

永磁同步电机矢量控制系统的仿真研究

在分析永磁同步电机(PMSM)的数学模型和矢量控制原理的基础上,利用空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法,在MATLAB/SIMULINK环境下建立三闭环控制系统模型,进行仿真研究,仿真结果验证了该模型的正确性。     

一种新型永磁同步电机高阶滑模转速观测器的研究

针对面贴式永磁同步电机无位置传感器速度控制系统存在的速度检测延迟、检测误差较大、动态响应不够快等问题,对永磁同步电机无位置传感器速度控制系统模型和传统滑模速度观测器结构和原理进行了分析,对高阶滑模算法理论进行了推导,结合永磁同步电机数学模型,提出了一种以位置信号为滑模变量,以高阶滑模变结构算法为基础的新型滑模转速观测器,利用Simulink软件构建了基于新型滑模速度观测器永磁同步电机矢量控制系统,对电机的起动特性、速度跟踪特性、抗外界干扰性能进行了研究。研究结果表明,由于新的滑模观测器将转子位置与反电势信号的关系进行了分离,消除了反电势信号处理滤波器对速度估算的延迟,提高了速度检测精度,从而改善了系统的稳态和动态性能。     

PMSM的新型趋近律滑模调速控制器设计

针对永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统由于时滞现象导致的d-q轴电流脉动大、速度响应慢等问题,设计一种积分型滑模(SMC)速度控制器。其中,基于幂次趋近律提出一种新型趋近律,并通过Lyapunov函数验证其稳定性。然后,在电机实验中,提出从微观的角度进行d-q电流与电机速度的相图绘制,进一步验证控制器的有效性。数值仿真和实验表明,与传统SMC控制器相比,该控制方法能够减小电流脉动,提高系统的调速稳定性和响应速度。     

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。     

Sensorless sliding mode observer for a five-phase permanent magnet synchronous motor drive

This paper deals with the sensorless vector controlled five-phase permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive based on a sliding mode observer (SMO). The observer is designed considering the back electromotive force (EMF) of five-phase permanent magnet synchronous motor. The SMO structure and design are illustrated. Stability of the proposed observer is demonstrated using Lyapunov stability criteria. The proposed strategy is asymptotically stable in the context of Lyapunov theory. Simulated results on a five-phase PMSM drive are displayed to validate the feasibility and the effectiveness of the proposed control strategy.     

电动汽车永磁同步电机无位置传感器控制的研究

针对电动汽车永磁同步电机无位置传感器控制系统,在两相静止坐标系（d—B）内将滑模观测器法与MRAS结合,提出了基于模型参考自适应的滑模观测器,并利用自适应律估计永磁同步电机的转子速度。仿真和试验表明无位置传感器控制方法是切实可行的。     

Fuzzy sliding mode observer with dual SOGI-FLL in sensorless control of PMSM drives

To improve the performance of permanent-magnet synchronous motor (PMSM) drives, a sensorless control scheme based on a sliding mode observer (SMO) with a fuzzy logic controller (FLC) and a dual second-order generalized integrator-frequency locked loop (DSOGI-FLL) is proposed in this paper. The major drawbacks of the conventional SMO, namely chattering phenomena, high-order harmonics and external noise, are discussed. These drawbacks affect the estimated accuracy of the SMO and reduce the control reliability of the system. To eliminate these drawbacks, an FLC is designed and integrated into the SMO to adjust the observer gain in a self-adaptive manner and to reduce the chattering; an existing dual synchronous frequency extract filter-phase locked loop (DSFF-PLL) is used to filter out the main components of high-order harmonics and to calculate the rotor position and speed precisely. Furthermore, to obtain an accurate fundamental frequency for the phase locked loop (PLL) and filter out the remaining harmonics and external noise signals, DSOGI-FLL processing is developed and incorporated into the DSFF-PLL. An overall PMSM sensorless control system based on the proposed SMO is designed, and an experimental platform using the TMS320F28335 DSP controller is built. Comparative experiments using the proposed SMO and the conventional SMO are performed to validate the effectiveness of the proposed FLC and the DSFF-DSOGI-FLL-PLL structures. Performance experiments of the overall proposed SMO-based sensorless control scheme are performed to verify the robustness and control reliability of the system. The results show that the proposed SMO has satisfactory performances and can be used in practical engineering.     

Anti-disturbance speed control of low-speed high-torque PMSM based on second-order non-singular terminal sliding mode load observer

This paper presents an anti-disturbance speed control of low-speed high-torque permanent magnet synchronous motor (PMSM) based on the second-order non-singular terminal sliding mode load observer. According to the coordinate transformation theory, the mathematical model of PMSM is established. Subsequently, the second-order non-singular terminal sliding mode observer (SNTSMO) is designed to observe the changes of load disturbance in the PMSM system. The SNTSMO combines the advantages of both high-order sliding mode and non-singular terminal sliding mode to achieve the fast convergence and no chattering. Next, the sliding mode controller (SMC) is designed to achieve speed loop control of PMSM. Then, the anti-disturbance compound speed controller is established on the basis of SMC and SNTSMO, wherein the feed-forward compensation is used to reduce the disturbance from the load. Finally, the numerical simulations and experiments are presented according to the schematic diagram of the designed compound speed controller of PMSM. The results demonstrate that the designed SNTSMO can precisely estimate the load disturbance and suppress the effects of buffeting in the traditional sliding mode observer (SMO). Additionally, the designed compound speed controller of PMSM can achieve smooth speed control in the presence of load disturbance, achieve the purpose of anti-disturbance speed control and further improve the robustness of the control system.     

Design and performance analysis of an iterative flux sliding-mode observer for the sensorless control of PMSM drives

To improve the performance of permanent magnet synchronous motor (PMSM) drives, a sensorless control scheme based on a novel iterative flux sliding-mode observer (IFSMO) is proposed in this paper. Two major drawbacks of the conventional sliding-mode observer (SMO), namely, chattering phenomena and high-order harmonics, are discussed. These drawbacks affect the estimation accuracy of the SMO and reduce the control reliability of the system. To eliminate high-order harmonics, a flux SMO is designed by expanding the PMSM state equations with the PM flux. The flux SMO estimates the rotor speed and position using the flux linkage instead of back-EMF information. Moreover, to reduce the chattering in the estimation results, the proposed flux SMO is iteratively used in one current sampling period to adaptively adjust the observer gain. An overall PMSM sensorless control system based on the proposed IFSMO is designed, and an experimental platform using the TMS320F28335 digital signal processor (DSP) controller is built. The superior chattering reduction and harmonic suppression characteristics of the proposed IFSMO are experimentally validated, and the experimental results verify the feasibility of using the proposed IFSMO-based PMSM sensorless scheme in practical applications.     

基于SMO的开关磁阻电机无位置传感器控制仿真研究

针对开关磁阻电机中位置传感器的引入用所带来的结构复杂程度以及系统的成本的提高、电机可靠性以及坚固性降低等问题,提出了一种新的基于滑模观测器的开关磁阻电机无位置传感器控制方法:采用五点法磁链模型,结合滑模观测器实现了转子位置无位置传感器控制。该方法以转速以及电机转子位置作为状态变量,以实际磁链以及估算磁链的偏差作为滑模面,构建出了滑模观测器,对转子位置进行了间接检测。然后利用Matlab仿真软件搭建出了12/8极开关磁阻电机的仿真模型,并在Simulink环境下对开关磁阻电机进行了仿真研究。研究结果表明,所给出的无位置传感器控制方法可以有效地估算出电机的转速以及转子的位置,测量得到的转子位置误差小,具有较好的鲁棒性以及抗干扰能力,动态性能较好。     

电梯用永磁同步电机无速度传感器矢量控制研究

研究了一种基于模糊观测器的PMSM无速度传感器矢量控制系统,阐述了其控制原理,介绍了模型观测器设计。数字仿真试验验证了其控制系统性能良好,在0～4 000 r/min转速范围内能够得到较高的转子位置和速度估算精度。     

基于自适应观测器的复式永磁同步电机控制仿真

为了解决复式永磁同步电机(PMSM)的可靠运行及速度控制等问题.提出了一种基于自适应观测器的无传感器控制方案.利用Matlab这一工具搭建了复式永磁同步电机的自适应观测器的控制仿真模型,并对算法进行了分析验证,同时为了提高该系统的稳定性,对电机的电阻和磁链也进行了参数辨识.仿真运行的结果验证了自适应观测器作为复式水磁同...