基于电磁转矩反馈补偿的永磁同步电机新型IP速度控制器

为减小永磁同步电机传统PI速度控制器的速度超调,提高转速环的抗负载转矩扰动能力,提出一种基于电磁转矩反馈补偿的永磁同步电机新型IP速度控制器。采用IP速度控制器,减小了速度超调;将电磁转矩引入到电流调节器的输入端,作为IP速度控制器反馈补偿的控制输入,提高了转速环的抗负载转矩扰动能力。仿真和实验验证了该新型永磁同步电机速度控制器可以有效减小速度超调,提高转速环的抗负载转矩扰动能力,获得很好的速度控制性能。     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机二自由度PI控制

针对永磁同步电机(PMSM)系统速度环采用传统的PI控制时,无法兼顾转速超调量与响应快速性要求的问题,提出采用二自由度(2-DOF)PI控制策略设计速度环控制器。同时,为减小负载转矩、电机参数变化等扰动因素的影响,将其作为总扰动,利用扩张状态观测器(ESO)进行观测,并基于观测值进行前馈补偿。仿真结果表明,采用所设计的2-DOF PI控制,可以有效减小转速的超调量,提高转速的跟随性能和系统的抗扰动性能。采用基于ESO的2-DOF PI控制,进一步提高了系统的抗负载扰动性能,同时可以实现转速的快速响应和无超调控制。所提控制策略的正确性和有效性得到了验证。     

基于改进型扰动观测器的PMSM抗扰动控制研究

负载转矩扰动及转动惯量变化会对永磁同步电机(PMSM)控制造成影响,为提高系统响应速度以及抗干扰能力,减小负载扰动对控制性能的影响,将观测的负载转矩前馈补偿至转矩电流中,改进滑模速度控制器中指数趋近律函数.设计一种改进型扰动观测器,在传统扰动观测器中加入可变增益算法,针对负载扰动引起系统转动惯量变化的问题,结合模型参考自适应算法,将辨识的转动惯量更新到改进型扰动观测器及滑模速度控制器中.仿真结果表明,改进型扰动观测器能准确观测负载转矩,有效减少系统抖振,提高了控制系统的抗扰能力及动态响应性能.     

基于转矩补偿的永磁同步电机自抗扰控制研究

电动汽车永磁同步电动机( PMSM) 驱动系统运行在复杂多变的工况下,存在负载转矩扰动的问题。为减小负载转矩扰动引起的转速脉动,提高电动汽车抗干扰能力,提出了基于转矩前馈补偿的自抗扰控制(ADRC)策略。该控制方法使用自抗扰控制技术设计了速度控制器能实时补偿系统的扰动;并通过设计降维负载观测器来实时观测电机负载转矩变化,并将观测值反馈到电流环中,对负载扰动进行前馈补偿,增加了系统的抗干扰能力,提高了系统的鲁棒性。仿真结果表明,该方法可以增强系统的鲁棒性,提高系统的抗扰动能力。     

基于滑模控制的记忆电机调磁转速波动抑制EI北大核心CSCD

可变磁通记忆电机可以通过施加直轴脉冲电流来改变低矫顽力永磁体的磁化状态,实现气隙磁场的调节,但是调磁操作将会引起明显的转速波动,从而降低驱动系统稳定性。该文提出一种基于转矩观测器的记忆电机新型滑模速度控制器,以降低调磁期间的转速波动。首先,提出一种基于改进趋近律的滑模速度控制器,该趋近律基于反双曲正弦函数和幂指数函数,可有效抑制滑模抖动并加快状态变量趋近滑模面的速度。其次,提出一种超扭曲滑模转矩观测器来观测负载转矩,并补偿至速度控制器中,以提高驱动系统的动态性能。特别地,提前辨识记忆电机调磁期间模型,并补偿至转矩观测器,从而更准确地观测调磁期间剧烈变化的扰动转矩。此外,采用前馈电流控制器,通过补偿调磁操作电压以提高电流跟踪能力。最后,通过实验验证所提出控制方法的可行性和有效性。     

负载扰动观测的PMSM滑模无速度传感器控制

在永磁同步电机(PMSM)滑模观测器(SMO)无速度传感器控制系统中,负载转矩的变化会对控制系统估计转速的性能产生影响。针对这一问题,提出了一种利用扰动观测器估计负载转矩并进行电流前馈补偿的方法。该方法首先通过SMO估计出的电机转速和交轴电流构造负载转矩观测器,然后再利用负载转矩估计值对负载扰动进行补偿。实验结果证明了所提出的方法不但能准确估计出负载转矩,而且减小了负载转矩变化对估计转速性能的影响,改善了系统的抗负载扰动能力。     

永磁同步电机调速系统二阶滑模控制器的设计

在表贴式永磁同步电机调速系统中,针对经典PI控制中超调大、鲁棒性差、易受负载扰动等问题,设计一种基于二阶滑模算法的控制器,采用积分型滑模面,通过李雅普诺夫函数证明了其在有限时间内收敛,将其应用于转速控制环节,具有对内部参数变化不敏感的优点;并针对负载扰动问题,设计一种负载转矩观测器,将负载转矩观测值补偿到电流中,减小了负载扰动对系统的影响。仿真和实验结果表明,该控制方法能改进永磁同步电机的调速性能,响应速度快且无超调,系统鲁棒性强。     

基于新型趋近律的永磁同步电机滑模速度控制

系统惯性和切换开关的时间滞后造成了滑模控制系统的抖振问题。为了解决该问题,提高永磁同步电机调速系统的动态品质,设计了新型趋近律。趋近律引入了系统状态变量绝对值的反正切函数,减小接近滑模面时的速度。用变边界层饱和函数代替常规的符号函数,使滑模面附近沿滑模面的运动更平滑。负载转矩是滑模速度控制器中的一个扰动项,采用以转矩和转速为观测对象的扩展滑模观测器对负载转矩进行观测,将观测值引进滑模速度控制器进行前馈补偿,进一步提高控制系统的抗扰性。仿真结果表明,改进后的趋近律在减小滑模面趋近时间的同时,有效地削弱了系统的抖振。负载转矩观测器在负载阶跃变化时能够进行准确的跟踪。相较于传统的指数趋近律滑模控制,基于新型趋近律的滑模控制响应速度快、无超调、抗扰性强,能够实现永磁同步电机良好的调速动态品质。     

基于前馈补偿的永磁同步电机自抗扰控制

针对负载转矩扰动对永磁同步电机(PMSM)控制造成的影响,提出了一种基于前馈补偿的PMSM自抗扰控制(ADRC)策略。通过线性自抗扰控制(LADRC)改进传统PID控制器快速性和超调之间的矛盾,并且通过引入负载转矩前馈补偿的方法,将负载转矩观测器观测到的转矩按比例反馈到电流环中,在负载转矩发生突变时进行补偿。仿真结果表明,增加了前馈补偿的LADRC系统对PMSM的控制效果明显优化,有效地抑制了因负载转矩突变引起的转速波动,验证了所提策略的有效性。     

基于扰动补偿的PMSM转速环自抗扰控制器设计

永磁同步电机(PMSM)运行过程中负载转矩以及转动惯量的变化对转速有较大的影响,结合自抗扰控制器(ADRC),通过对负载转矩和转动惯量辨识得到部分扰动的方法,设计了基于扰动补偿的永磁同步电机调速系统。利用辨识算法先辨识出负载转矩和转动惯量,然后利用辨识得到的信息表示出部分扰动项并补偿到自抗扰控制器扰动估计输出项中,使扩张状态观测器(ESO)只需观测出除负载转矩和转动惯量的扰动量,减小ESO观测扰动量,增加扰动量观测的精度,从而提高了转速环抗扰性能。最后通过仿真和实验验证了该算法的有效性。     

基于改进滑模趋近律和负载前馈补偿的PMSM控制研究

针对传统永磁同步电机(PMSM)控制系统中转速超调大以及负载扰动等问题，设计了改进指数趋近律滑模控制器。在传统指数趋近律的等速项和指数项上加了调节函数，使趋近律具有更快的收敛速度和更好的抗抖振能力。为了进一步提高精度，引入了低通滤波负载转矩观测器，将负载转矩的观测值进行前馈补偿以减少负载扰动。在MATLAB/Simulink上建立仿真模型，并与PI、传统指数趋近律、未进行前馈补偿的改进指数趋近律3种控制方法进行实验对比，仿真结果表明，基于改进滑模指数趋近律和转矩前馈补偿的控制策略相比于其他3种控制方法，在减少转速的超调不稳定、增强系统的抗负载扰动等能力上有进一步的提升。     

永磁同步电机调速系统的一种新型二自由度控制器

在永磁同步电机调速系统中,基于扰动观测器的传统二自由度控制系统对阶跃输入的跟踪性能与其抗扰性能之间存在耦合,因此控制器的参数整定过程比较复杂。提出了一种新型二自由度控制器。这种新型控制器利用更高一阶的扩张状态观测器取代传统控制器中的扰动观测器,同时对转速和扰动转矩进行观测。利用观测的转速和扰动转矩分别作为反馈量和前馈补偿量,从而实现系统跟踪性能与抗扰性能的完全解耦,进而简化控制器的参数整定过程。最后通过实验验证了所提方法的有效性和实用性。     

永磁同步电机负载转矩观测器

负载转矩的扰动会影响永磁同步电机控制系统的性能,测量或者观测负载转矩并用作前馈补偿,形成二自由度控制器可以减小负载转矩扰动的影响。本文研究分析了几种实用的永磁同步电机负载转矩观测器,可以根据测量的电流、机械位置和转速等准确观测负载转矩,不增加额外的硬件设备。全阶负载转矩观测器还可以根据机械传感器的输出量观测准确的转子位置和转速,代替了传统的转速计算方法,避免了微分计算,减小了测量噪声和离散误差的影响。以基于Kalman滤波器的负载转矩观测器为例,对观测器和前馈补偿的性能进行了仿真和实验验证。     

基于负载转矩观测的矿用牵引电机积分滑模控制

为了改善电机车牵引电机速度控制性能,提高系统抗扰性能和对参数变化的鲁棒性,提出了在控制系统的速度控制器中用积分滑模代替传统PI控制。设计了负载转矩观测器对负载转矩实时观测,将观测值加入到控制中,提高了在负载突变时的速度控制能力。仿真表明,负载转矩观测器能快速、准确地观测负载转矩,带负载观测的滑模转速控制对负载扰动和转子电阻有较强的鲁棒性,有效地抑制了滑模控制的固有抖振。     

基于负载转矩滑模观测的永磁同步电机滑模控制

为了减小负载转矩扰动对永磁同步电机(permanentmagnet synchronous motor,PMSM)控制系统的影响,提高系统抗扰能力,提出一种以转速和负载转矩为观测对象的扩展滑模观测器,以实际转速与观测转速之差构成滑模面,负载转矩观测结果由负载转矩实际值和经过滤波后的抖振信号组成,当滑模运动发生后转矩观测误差渐进收敛到零。设计了基于指数趋近律的PMSM滑模控制(sliding-modevariable structure control,SMC)系统,将观测的负载转矩进行前馈补偿,以克服负载时变对控制性能的影响。实验结果表明,该观测器可准确地观测负载转矩,采用的前馈补偿方案对系统负载扰动有较强的鲁棒性,并且SMC固有抖振现象得到了有效抑制。     

基于实时负载转矩反馈补偿的永磁同步电机变增益PI控制

为了减小负载转矩扰动对永磁同步电机转速的影响,对负载转矩扰动下永磁同步电机(PMSM)伺服系统数学模型的频域特性进行了研究,总结出负载转矩扰动和速度PI控制器参数之间的关系,提出了基于负载转矩反馈补偿的永磁同步电机变增益PI控制方案。变增益PI(VGPI)控制器根据转速信号中特定频率分量的变化,进行控制器增益的实时调节;同时采用FPGA器件设计并实现了基于Kalman滤波器的负载转矩观测器,能够对负载转矩扰动进行实时观测和补偿,提高了永磁同步电机伺服系统对负载转矩扰动的抑制能力。实验结果验证了控制策略的有效性。     

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。     

基于负载观测的永磁同步电机非奇异快速终端滑模控制

针对永磁同步电机矢量控制系统易受电机参数变化和负载扰动影响的问题,提出了基于负载观测的非奇异快速终端滑模控制策略。设计了非奇异快速终端滑模速度控制器替代了传统PI调节器,提升了系统鲁棒性,同时引入负载转矩观测器对负载实时观测,并将观测值作为电流前馈补偿,提升了系统抗负载扰动能力。仿真结果表明:与PI控制相比,所提控制策略有更快的响应速度,对负载扰动有较强的鲁棒性。     

基于自抗扰控制的双环伺服系统

为提高永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)伺服系统的抗负载扰动和参数摄动能力,提出一种基于自抗扰控制的位置–电流双环控制策略。分析伺服系统的扰动机理,构建基于离散最速控制综合函数的跟踪微分器进行位移规划,通过引入三阶扩张状态观测器,得到位置和转速复合控制的非线性自抗扰控制器,优化了系统结构,降低了参数整定难度。为进一步提高系统刚度和对突变负载扰动的响应能力,设计电流环自抗扰控制器,引入二阶观测器估计扰动量并进行扰动补偿,给出电流环线性自抗扰控制器参数的确定方法。仿真和实验结果表明,该控制策略能够减小外部转矩干扰和电机参数摄动对系统性能的影响,验证了基于自抗扰控制的双环控制方法的有效性。     

PLL与ADRC在PMSM中的应用研究

利用锁相环作为永磁同步电机的速度观测器,能够有效解决经位置差分法测量伺服电机转速时产生的相位滞后问题。将锁相环与自抗扰控制相结合,把锁相环观测到的速度信号作为转速环的反馈。采用线性自抗扰控制器设计永磁同步电机控制系统的转速环和电流环。将负载作为外部扰动,将d-q轴的耦合项和电源波动作为内部扰动,该方法能估计出总的扰动量然后加以补偿。仿真和实验结果表明该方案速度观测准确,系统的动态性能和抗扰动能力良好。