基于三自由度内模解耦控制的VSC-MTDC性能分析

为了解决一般解耦控制器参数整定比较复杂、解耦效果不理想的问题,探讨了用于VSC-MTDC系统的多自由度内模解耦控制方法。一自由度和三自由度内模控制可以实现有功、无功功率的解耦控制,但一自由度内模解耦控制只用一个内模控制器调节系统的跟随性、鲁棒性和抗干扰性,使系统的解耦效果和动态性能受到限制。针对其不足,文中提出一种用于柔性直流输电系统的三自由度内模解耦控制方法,其反馈控制器用于调节系统的鲁棒性、前馈控制器用于调节系统的抗干扰性、给定的内模控制器用于调节系统的跟随性能。在PSCAD/EMTDC中搭建了一个三端的直流输电系统,进行仿真验证。结果表明,三自由度较一自由度内模解耦控制具有更好的跟随性、鲁棒性和抗干扰性。     

基于改进二阶滑模控制器的六相PMSM矢量控制

为了研究六相永磁同步电机控制系统的性能,在基于矢量空间解耦的方法下通过矩阵变换建立六相永磁同步电机的双子空间数学模型。研究了基于super-twisting算法的控制规律,设计了二阶滑模速度控制器,将一种正弦饱和函数引入到六相永磁同步电机的矢量控制系统代替传统PI控制器,对六相电机速度控制系统进行仿真研究。仿真结果表明,该速度控制器能够对电机的转速环达到高效调节,且稳定性较好,相较于传统PI控制器,二阶滑模控制器能够使系统的动静态性和抗干扰性更强,速度响应更快,鲁棒性更佳。     

基于神经网络的二自由度永磁同步电机控制

永磁同步电机矢量控制的目标是使其具有良好的跟随性能和抗干扰性能。在转速环的控制中,采用传统的反馈控制不能同时保证良好的跟随性和抗干扰性;采用二自由度控制理论,两个控制器分别进行设计,设计两组控制参数,可以很好地实现控制目标。设计了前馈加反馈的二自由度控制器,反馈控制器用以抑制负载变化时的转速波动;前馈控制器用以实现转速的快速跟踪。针对该电机参数的时变性和不确定性,设计的前馈控制器采用神经网络控制,对该电机逆模型进行识别,实现转速快速无静差跟踪给定转速,同时提高了整个控制系统的鲁棒性。仿真结果验证了,基于神经网络逆识别的二自由度控制具有很好的动态性能、静态性能和良好的鲁棒性。     

永磁同步电机的自调整灰色预测内模控制

针对永磁同步电机调速系统,提出自调整灰色预测内模控制器。利用自调整灰色预测在线实时对转速误差进行预测,内模控制依据系统下一时刻的输出响应控制输出变量。仿真结果表明,永磁同步电机调速系统采用自调整灰色预测内模控制后在快速性、抗干扰性和鲁棒性方面都有明显提高,系统的动静态性能都优于单一使用内模控制和自调整灰色预测控制。     

永磁同步电机的内模直接转矩控制

传统的直接转矩控制(DTC)存在转矩脉动大,转速PI调节器的参数整定繁琐等缺点。结合电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)和内模控制的优点,将内模控制器引入永磁同步电机(PMSM)的SVPWM-DTC系统中。通过分析PMSM的数学模型来设计内模控制器,从而推导出参考电压矢量。实验结果表明,该控制策略实现了转速响应快且超调小,转矩脉动小,增强了控制系统的鲁棒性。     

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。     

永磁同步电机的端口受控哈密顿控制

在永磁同步电机的伺服控制系统中,绝大多数采用矢量控制和直接转矩控制,由于永磁同步电机是一种非线性的机电能量转换装置,运行时受电机参数的变化、负载扰动等因素对整个系统的稳定性、可控性影响较大。提出一种基于端口受控哈密顿方法建立了永磁同步电机的非线性数学模型,设计了一种端口受控哈密顿控制器,并分析了该控制器的鲁棒稳定性。对比传统PI矢量控制,通过仿真及实验结果表明所设计的端口受控哈密顿控制器具有优越的性能和较强的鲁棒性。     

永磁同步电机变频调速系统的内模控制

永磁同步电机是典型的非线性多变量强耦合系统,在同步旋转坐标系下dq轴电流存在耦合,传统的PI控制器无法实现解耦,提出一种基于内模控制原理和空间矢量算法相结合的高性能永磁同步电机解耦控制方法,用内模控制策略控制理想电机模型,对定子电流交叉耦合电势动态解耦,提高系统的动态响应性能,同时在整个电流闭环过程中对参数摄动和外扰动具有良好的鲁棒性,这种方法不需要额外的电机参数和检测硬件,实验结果验证了方法有效可行。     

小转动惯量PMSM电流环二自由度内模控制

为改进小转动惯量永磁同步电机电流动态响应性能,建立考虑旋转反电动势和逆变器环节的永磁同步电机电流环三阶数学模型,以该数学模型为基础,设计小转动惯量永磁同步电机电流环二自由度内模控制器.并针对该电流控制系统的鲁棒性能与内模控制器参数、反馈滤波器参数都相关的问题,引入新的反馈滤波器,使两参数分别调节系统的动态跟踪性能和鲁棒...     

基于单神经元控制器的永磁同步电机矢量控制仿真

在永磁同步电机状态方程和单神经元控制器数学模型的基础上，提出基于Matlab／Simulink的永磁同步电机和神经元控制器S函数仿真模型。并将仿真模型应用到矢量控制系统中，以代替传统的基于PID控制器的矢量控制系统。在Hebb和Delta学习算法的基础上，应用增量式的神经元控制算法实现神经元控制器的参数优化和自动调整功能并提高学习能力和自适应性。仿真结果表明了基于S函数的永磁同步电机仿真模型的可行性和采用神经元控制器的永磁同步电机矢量控制系统具有较强的自适应性和鲁棒性。     

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。     

基于模糊神经网络的二自由度内模控制

针对工业控制领域具有代表性的过程控制对象,设计了一种二自由度内模控制器,可以同时独立地调节日标值跟踪特性、干扰抑制特性和鲁棒性.并提出了一种基于模糊神经网络的二自由度内模控制参数在线智能整定方法.理论分析和仿真结果表明,所提出的方法设计简单、参数凋整方便,可以使系统同时具有良好的目标值跟踪特性、干扰抑制特性和鲁棒性.     

基于非线性抗扰滑模控制的永磁同步电机直接转矩控制

针对永磁同步电机(PMSM)内部参数不确定和外部干扰未知的问题,提出了一种基于非线性光滑扩张状态观测器(ESO)的非线性控制方法。通过引入非线性光滑函数设计了ESO,实现了对PMSM内部和外部不确定因素的观测,并把观测结果实时补偿给非线性控制器,有效提高了电机的动静态性能和抗扰能力。采用基于非线性光滑函数的滑模控制器替代传统直接转矩控制中的滞环控制器,有效地削弱了转矩和磁链的抖振和脉动。仿真结果表明所提方法响应速度快、稳定性好、抗扰能力强,是一种鲁棒性强的控制方法。     

基于扰动观测的永磁同步电机单环预测控制

针对模型预测控制算法应用于永磁同步电机的控制过程中,存在电磁、机械参数变化导致电机模型设定值可能与实际值不匹配或负载扰动等所引起的非线性扰动现象,造成算法存在预测误差进而影响控制系统动态稳定性的问题。提出了一种基于同步旋转坐标系下具有扰动观测器的转速-电流单环模型预测控制方法。首先,根据永磁同步电机的数学模型,设计单环模型预测控制器,进而降低控制器参数整定难度。其次,设计基于卡尔曼滤波算法与无偏模型预测控制方法相结合的扰动观测器,用于反馈补偿控制,通过估计预测量和输出量中的扰动项和状态量,来消除模型不匹配和负载扰动等影响。最后,仿真结果和实验验证均表明,所提出的具有扰动观测的单环模型预测控制方法,改善了电机参数的不确定性和外部扰动所带来的鲁棒性问题。     

航空电机无位置传感器自抗扰控制技术研究

针对航空发动机燃油泵用永磁同步电机的恶劣环境下工作、高可靠性要求和变负载变转速运行的特性,提出了自抗扰控制的永磁同步电机低速域无传感器控制技术.首先分析电机转速环和电流环可能的干扰,并为双环分别设计改进的非线性自抗扰控制器.然后,采用"冻结参数法"分析了非线性ESO的频域特性,并归纳参数整定原则,实现"动态补偿线性化"...     

基于滑模控制器的PMSM的矢量控制系统研究

为了提高三相PMSM调速系统的动态品质,利用滑模控制对扰动和参数不敏感,相应速度快等优点,设计了一种基于滑模控制的速度控制器。利用MATLAB/Simulink仿真软件,搭建控制系统模型并进行仿真分析。仿真验证了所提永磁同步电机速度控制器的有效性,获得很好的速度跟踪精度和抗负载扰动能力。     

永磁同步电机自抗扰控制系统设计及扩张状态观测器参数特性分析

针对传统永磁同步电机矢量控制系统采用的 PI速度控制算法存在参数鲁棒性差 抗干扰能力弱等问题, 提出了一种基千一阶线性自抗扰控制( LADRC) 速度控制器的永磁同步电机矢量控制方案。 分析了线性扩展状态观测器 ( LESO) 的跟踪收敛性能和噪声滤波性能。 然后总结了 LESO的带宽参数设置规则。 最后通过仿真验证了 LADRC速度控制器的性能和 LESO带宽参数设置规则的有效性。     

基于非线性干扰观测器的PMSM自适应反演滑模控制

为了解决永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统中存在的内部参数摄动、负载扰动以及外界不确定性干扰等问题,设计了基于非线性干扰观测器(NDO)的自适应反演滑模控制器。通过NDO对系统存在的扰动进行观测,并将观测结果引入到自适应反演滑模控制器进行补偿。针对引入NDO后的系统,设计自适应反演滑模控制器,对滑模控制器中的切换增益利用自适应律进行调节,削弱系统抖振,提高系统的抗干扰能力和鲁棒性。仿真结果表明,与传统反演滑模控制相比,基于NDO的自适应反演滑模控制器对系统中存在的扰动具有更好的抗干扰能力,该控制器可削弱系统的抖振,从而提高了PMSM位置伺服系统的跟踪精度。     

The Sliding-Mode Control Based on a Novel Reaching Technique for Permanent Magnet Synchronous Motors

Abstract

In order to improve the robustness, disturbance rejection and dynamic response performance of permanent magnet synchronous motor (PMSM) speed servo system, a novel sliding mode control (NSMC) strategy is adopted to replace the traditional proportion integral (PI) regulator in the design of speed controller. The mathematical model of PMSM is analyzed and a sliding mode controller based on a novel reaching technique is proposed. The integral of speed error is introduced into sliding mode surface to avoid the requirements of acceleration signal and reduced the steady-state error of the system. Meanwhile, a variable speed reaching method is imported to make the approaching speed correlate with the change of system state |s|, so as to improve the dynamic quality. In addition, the sigmoid function is used to replace the sign function in the conventional SMC, which further reduces chattering phenomena. Simulation and experimental results show that the proposed NSMC method based on the new reaching technique can realize precise speed control. Compared with the conventional PI and SMC control, this method not only achieves a fastest and best response speed, but also has a strongest robustness of resisting the external disturbance.