基于UKF的永磁同步电机无位置传感器控制研究

提出了一种基于Unscented Kalman非线性滤波（UKF）的永磁同步电机无位置传感器控制方法。利用易于检测的电机端电压和端电流,采用UKF算法实时地估计电机的转速和磁极位置,得到矢量控制系统转速反馈信号和矢量变换角度。永磁同步电机无位置传感器转速控制仿真结果表明．本文提出的估计算法既具有较高的估计精度又具有相对少的计算量,可以满足永磁同步电机伺服系统无位置传感器控制需要。     

基于改进滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器I／F起动方法

针对传统的永磁同步电机无位置传感器开环起动过程中存在启动电流大、功率因数小、抗负载扰动能力弱的问题,提出了一种基于改进滑模观测器的无位置传感器电流闭环I/F起动策略。起动加速阶段,在电枢绕组中产生幅值固定、频率逐渐增大的旋转电流矢量,使转子加速起动。当转速达到设定值时,检测指令位置角与用改进滑模观测器估算的转子位置角之间的偏差角,当该偏差角低于设定的阈值时,立刻切换至基于改进滑模观测器的无位置传感器电流解耦控制阶段。仿真和实验结果表明,采用所提起动策略后,起动电流可控,切换时刻的电流、转矩平稳无冲击。实验结果也验证了该起动策略能有效避免过流的产生,具有良好的动态性能和一定的抗负载扰动能力。     

永磁同步电机全速范围无位置传感器控制及FPGA实现

针对高可靠性和对计算速度要求较高场合,提出一种采用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现的永磁同步电机(PMSM)全速范围无位置传感器控制策略,包括电流闭环预定位、恒电流变频(I/F)启动、平滑切换策略和龙伯格状态观测器。电流闭环预定位在定位阶段可以限制电流幅值,并采用I/F启动将PMSM拖动至一定转速后平滑切换至龙伯格状态观测器闭环控制,所述龙伯格状态观测器建立在估计直交轴坐标系的扩展反电动势模型上。所提策略全部采用Verilog硬件描述语言进行编程,并采用状态机思想,降低FPGA逻辑单元消耗。实验结果表明,在全转速范围内所提策略在额定负载启动、速度阶跃、突加突减负载等情况下,具有良好的动、静态性能。     

永磁同步电机全速度段无位置传感器控制策略研究

针对基于标准扩展卡尔曼滤波器(EKF)的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器矢量控制技术只适用于中高速阶段而在低速阶段转子位置和转速估计困难,以及标准EKF算法在较强非线性系统中估计精度较低的缺陷,提出了一种复合式的PMSM无位置控制系统。低速段采用流频比(I/f)起动的方法,该方法不需要转子初始位置估计和电机参数估计,起动电流可控,适用于PMSM无位置传感器控制的起动。对电机中高速状态采用结合多新息法改进的EKF无位置估测控制,扩展利用之前两个时刻新息,增强非线性系统中的估计精度。最后通过仿真对该控制方案进行验证,验证结果证明了该方案使得系统抗干扰性更强,控制精度更高,更适用于PMSM全速范围控制的应用。     

基于UKF的永磁直线电机进给系统位置与速度估计

Unscented卡尔曼滤波器(UKF)在许多非线性估计及控制问题中取得了成功的应用.针对永磁直线同步电机(PMLSM)进给系统的特点,将UKF引入PMLSM的位置与速度估计中,建立了基于UKF的无位置传感器PMLSM进给系统.通过迭代搜索分析滤波器参数对UKF估计性能的影响,并对噪声方差阵参数进行了优化.分别对PMLSM有位置传感器进给系统和无位置传感器进给系统进行了仿真研究.仿真结果表明,UKF具有较高的估计性能,基于UKF的的无位置传感器PMLSM闭环控制系统在宽的速度范围内具有较好的速度响应特性,对初始位置误差具有较快的收敛特性.最后通过实验验证了UKF算法在PMLSM的状态估计中的有效性.     

基于EKF的永磁同步电动机无位置传感器控制研究

提出了一种基于扩展Kalman滤波器(EKF)的永磁同步电机无位置传感器控制系统.利用易于检测的电机端电压和端电流,采用EKF算法实时估计电机的转速和磁极位置,得到矢量控制系统反馈信号和矢量变换角度.转速和电流控制器均采用PI控制,转速控制器输出作为电流控制器的参考信号,电流控制器产生SPWM逆变器的控制信号.仿真和实验结果表明EKF能在宽的转速范围内对系统的状态做出精确稳定的估计,基于EKF的永磁直线电机无位置传感器驱动系统具有良好的动态响应特性.     

基于I/F起动和扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机全速域无传感器控制方法

针对永磁同步电机(PMSM)全速域范围内无速度传感器运行时,电机低速起动位置估计困难的问题,提出了一种恒电流变频(I/F)和扩展卡尔曼滤波器(EKF)相结合的控制方法。在低速采用恒电流变频比起动,中高速切换为EKF进行位置和速度的估计。为解决切换过程不稳定的问题,利用电机转矩-功角自平衡特性,在切换过程中以两种控制方法给定的角度差作为反馈输入信号来减小切换前给定电流,在角度差接近零时切换电流和位置给定,使切换前后给定电流和给定位置基本保持不变。最后通过仿真验证该方法的可行性。     

高速永磁同步电机无速度传感器矢量控制研究

针对普通无速度传感器矢量控制算法无法满足永磁同步电机(PMSM)高速运行问题,设计了一种基于模型参考自适应系统(MRAS)的矢量控制方案。该方案由I/F控制器和MRAS控制器组成。低转速采用I/F控制器控制电机转速,高转速采用MRAS控制电机转速,特殊处理后使切换过程中电流平滑过渡,以达到高低转速均可正常运行的目的。以磁悬浮PMSM作为驱动对象,电机转子联接风机实现带载。试验结果表明,与传统的无传感器矢量控制相比,所提出的控制方案更有效地驱动PMSM,满足高速运行工况。     

直驱永磁同步风力发电机无位置传感器控制

为了在无位置传感器的情况下,实现对直驱式永磁同步风力发电机的矢量控制,研究用简化卡尔曼滤波器进行电机转子位置和转速估计的方法.选取转子位置和转速作为状态变量,两相定子电流作为输入,建立了基于简化卡尔曼滤波器的永磁同步发电机状态估计离散模型,采用转子磁场定向的控制策略,实现了无位置传感器矢量控制.仿真结果表明:这种方法能够准确估计出电机的转子位置和转速信息,动静态性能良好,并基于此实现了最大功率追踪控制.     

基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机转速估计方法研究

研究了利用扩展卡尔曼滤波器(extended kalman filter, EKF)对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)矢量控制系统进行参数精确估计的方法。通过引入定子电流和电压,在线估计电机的定子磁链、电机转速和转子位置,进而实现永磁同步电机的无传感器控制。仿真结果表明EKF准确地观测了电机转速和磁链,所构建的无速度传感器矢量控制系统具有良好的控制性能。     

基于变论域模糊PI的永磁同步电机无传感控制

受到带通滤波器的影响,永磁同步电机(PMSM)脉振注入法中转子位置估算精度较低。为此,提出了一种基于变论域模糊PI的PMSM无传感控制法。利用变论域模糊的方法对转速环上固定的PI参数进行动态调节,达到减少系统延时、提高转子位置估算精度的目的。仿真的结果表明,变论域模糊PI能够用于转子位置估算,并且比传统PI无传感控制法减少了0.331°平均误差。     

永磁同步电机无传感器启动过程研究

永磁同步电机(PMSM)无感控制启动过程中的转子位置的准确估算,对于电机控制有着重要影响。为此,提出了一种基于双预测控制的永磁同步电机无传感器控制方法。该方法通过使用二阶广义积分器代替带通滤波器作为高频电流提取器,并且通过模型速度预测控制与无差拍电流控制分别代替转速环与电流环中的PI控制器来补偿反馈信号的滞后影响。仿真实验表明,这种方法相对于传统无传感控制能够减少电机启动时估算的误差,并且改善电机启动过程的动态性能。     

基于改进UKF滤波的永磁同步电动机矢量控制

针对普通UKF在永磁同步电动机速度估计中存在对模型不确定性的鲁棒性差、对突变状态的跟踪能力低和收敛速度慢等问题,结合强跟踪滤波器对UKF滤波进行改进,引入时变渐消因子在线自适应调整增益矩阵和状态预测误差协方差矩阵,实现残差序列正交或近似正交,强迫UKF滤波保持对实际状态的快速跟踪.将该算法在永磁同步电动机无速度传感器矢量控制系统中进行仿真研究.试验结果与统计分析表明,相对与普通UKF,基于改进UKF滤波的永磁同步电动机转子速度及角度估计更准确,误差更小,跟踪速度更快,鲁棒性更好.     

基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机无传感器矢量控制

为实现永磁同步电机(PMSM)的无传感器控利,引入扩展卡尔曼滤波对转子位置和转速进行估计,该算法通过测量电机端电压和定子电流在线估计转子位置和速度.为提高PMSM转速估计精度,以两相静止坐标系下考虑转动惯量的PMSM实际模型为递推估计对象,搭建转速、电流双闭环的无传感器矢量控制系统.仿真结果表明,系统状态估计精度较高、运行稳定、超调小、动静态性能良好.     

基于PMSM五阶CKF无传感器控制的EPS仿真研究

针对PMSM转子位置和转速估计精度不足的问题,提出了一种基于五阶CKF算法的PMSM无传感器控制方法,并将其应用于EPS系统的助力控制中。首先,建立了基于PMSM的EPS系统离散数学模型;其次,介绍了基于五阶球面-容积方法,推导了五阶CKF算法,并基于五阶CKF算法实现了对PMSM转子位置和转速的精确估计;最后,将基于五阶CKF算法的PMSM无传感器控制应用于EPS系统之中,构建了基于五阶CKF算法的PMSM无传感器控制的EPS助力控制系统。通过Carsim/Simulink联合仿真,对提出的控制算法进行了验证,结果表明该算法能够改善EPS系统的助力控制效果。     

永磁同步电机转子磁位自检测复合方法

针对永磁同步电机转子磁位和速度检测问题,提出了将脉振高频电压信号注入法和模型参考自适应法有机结合的新型无速度传感器的复合方法,建立了无传感器矢量控制系统.通过设计速度切换器,实现了两种方法间的平滑切换.解决了单一方法不能在全速度范围内同时兼顾良好的动态、稳态性能的问题,使系统实现了包括初始磁位在内的转子位置和速度的精确检测和控制.仿真结果表明,该复合方法能可靠的实现永磁同步电机全速度范围内的起动和运行.系统具有优良的动态、稳态性能.     

改进的滑模观测器实现PMSM无传感器控制

无传感器控制技术能提高永磁同步电机驱动系统可靠性、环境适应性,且降低系统成本。基于一阶滑模观测器的无位置控制系统中,低通滤波器提取反电动势时,将产生相位延迟和幅值衰减,常需相位补偿环节。随着转速降低,补偿环节的补偿作用变差,位置估计误差增大,带载能力大大下降;且现场应用中,理想的补偿系数不易得到,系统调试难度较大。针对该问题,提出用自适应复数滤波器替代低通滤波器的无位置控制实现方法。自适应复数滤波器具有零相移、无衰减的优良特性,能在较宽速域内实现反电动势的精确提取,故无需相位补偿环节。仿真和实验结果表明,所提策略简化了系统结构、大大提升了带载能力,且系统颤振不再随转速降低而增大,而呈现等颤振水平。     

永磁直线同步电动机无位置传感器控制系统的研究

永磁直线同步电动机直接驱动系统的无位置传感器控制中，需要实现电机的位置及速度估计。针对直线电机直接驱动系统具有强非线性，将一种新的滤波方法--Unscented卡尔曼滤波(UKF)应用于直线电机无位置传感器驱动系统的非线性状态估计中。UKF采用确定性采样策略,通过UT变换实现状态均值和方差的非线性传播，避免了扩展卡尔曼滤波(EKF)产生的线性化误差，并且无需计算雅可比矩阵。同时，采用Cholesky因式分解等方法保证滤波递推过程中协方差矩阵的半正定性，有效地避免滤波的发散，提高算法的计算精度。数值仿真及实验结果表明，所给出的算法是可行而有效的。     

一种永磁同步电机宽速域无传感器系统的控制策略

设计了一种改进型滑模观测器(SMO)实现永磁同步电机(PMSM)无传感器宽速域控制。使用反电动势观测器替代低通滤波器,避免了转子位置信息滞后的问题。在定子电流计算中引入随转速自适应调节反馈系数的反电动势反馈,减小了系统抖振,使宽速域下转子转速和位置估计更加精确。采用锁相环技术(PLL)来抑制高频信息,提取出准确的转子位置。基于d SPACE搭建了PMSM的快速控制原型试验平台,对无传感器控制系统进行了稳态和动态试验,结果验证了该算法的有效性。