基于滑模观测器的单绕组多相无轴承电机无位置传感器控制

针对单绕组多相无轴承电机的特点,讨论了此类电机中悬浮平面电流对电机转子位置带来的扰动,建立了基于滑模观测器的检测模型和控制算法,实现了单绕组多相无轴承电机的无转子位置传感器运行。文中采用饱和函数代替开关函数,并设计了随转速变化的低通滤波器,取得了良好的观测效果。该方法克服了传统基于电机模型的无位置传感器控制方法对电机参数的依赖性,抑制了由无轴承电机悬浮平面耦合带来的固有扰动,提升了无轴承系统的鲁棒性。实验结果表明系统采用该观测器进行转子位置及速度观测后,具有较好的静、动态性能,验证了滑模观测器在单绕组多相无轴承驱动系统无位置传感器中应用的正确性和可行性。     

基于自适应滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制研究

永磁同步电机无位置传感器控制多基于高频信号注入法或状态观测器法。文中在分析变结构系统的基础上，结合表面式永磁同步电机在a、b坐标下的数学模型提出1种自适应滑模观测器估算电机转子位置与转速，并得到观测器的收敛条件，推导和建立了估算的自适应率，利用李亚普诺夫理论证明了算法的收敛性。该方法克服了传统基于电机模型的无位置传感器控制方法对电机参数的依赖性，观测器的稳定性不受电机参数变化及负载扰动的影响，具有较强的鲁棒性。以表面式永磁同步电机为应用实例进行的仿真与实验结果验证了该方法理论分析的正确性与实现的可行性。     

基于滑模观测器的永磁无轴承电机控制

在永磁无轴承电机转矩系统的磁场定向控制策略的基础上,提出了一种基于滑模观测器的永磁无轴承电机转子位置-速度的观测方法。通过检测转矩绕组电流对转子位置进行估测,实现了无轴承电机的无速度传感器运行。给出了基于滑膜观测器无速度传感器运行控制的永磁无轴承电机系统框图和控制程序流程,并对观测器的效果进行了试验研究,结果表明了该观测器的可行性和实用性。     

基于滑模观测器的永磁无轴承电机控制

在永磁无轴承电机转矩系统的磁场定向控制策略的基础上,提出了一种基于滑模观测器的永磁无轴承电机转子位置-速度的观测方法。通过检测转矩绕组电流对转子位置进行估测,实现了无轴承电机的无速度传感器运行。给出了基于滑膜观测器无速度传感器运行控制的永磁无轴承电机系统框图和控制程序流程,并对观测器的效果进行了试验研究,结果表明了该观测器的可行性和实用性。     

基于扩展反电势估算的内插式永磁同步电动机无传感器控制

提出一种基于扩展反电势估算的内插式永磁同步电动机(IPMSM)无传感器控制策略，拟用于永磁无轴承电机地无位置/速度传感器运行。定义了包含传统反电势及定子电感位置信息的扩展反电势(Extended EMF, EEMF)，以此建立静止坐标系中的IPMSM新型数学模型。通过滑模观测器对两相静止坐标系中分量EEMF的估算检测出转子的空间位置；基于Lyapunov函数分析观测参数的收敛性；采用模型参考自适应算法得到了转子的估算速度。实验运行验证了该无传感器控制策略的有效性。     

基于递推最小二乘离散辨识法的飞轮储能系统无位置控制方法

为了提高飞轮储能系统无位置传感器控制性能,飞轮电机必须具有参数辨识和参数自整定的功能。因此,提出一种基于递推最小二乘离散法在线辨识未知参数的转子位置扩张观测器,以使位置观测环节具有较强的鲁棒性能。首先,建立飞轮电机数学模型并进行离散化分析,在此基础上,采用通过将反电动势估算值反馈引入到非线性扩张观测器计算中的转子位置估算方法。随后,将基于递推最小二乘辨识算法应用于飞轮电机离散模型并可同时辨识定子电阻、交直轴电感等关键电磁参数,以便消除因飞轮电机模型误差引起的转子位置估算误差,提高系统无位置检测性能。最后,搭建基于DSP2812的硬件实验平台。仿真和实验结果表明所提算法对未知参数的辨识具有一定的准确性和实时性,可实现对飞轮储能系统的无位置传感器运行控制。     

基于混合观测器的飞轮储能系统控制方法

为了实现飞轮电机全速度范围的无位置传感器控制,在低速时,利用电机交直轴电感不对称的特性,通过注入高频电压信号,对电机内相应的电压(电流)信号进行检测。在中、高速时,采用扩展反电动势(extended electromotive force,EEMF)建立电机数学模型,并通过滑模观测器对反电动势进行估计,同时选择合适的滑模增益以克服参数时变及系统不确定性的影响。随后,给出了2种控制算法切换区内的加权系数计算方法,利用平滑函数改善控制切换过程。最后,搭建了飞轮电机全速充、放电仿真模型,验证了所提混合观测器能将滑模观测器与高频电压信号注入进行有效结合,满足飞轮电机全速状态下无位置检测需求。     

基于自抗扰控制器的内置式永磁同步电机无位置传感器控制

位置传感器故障是内置式永磁同步电机可靠性降低的重要原因之一。针对无位置传感器算法中滑模观测器存在观测角度滞后和系统抖振的缺陷,提出了一种以自抗扰控制器为核心的无速度传感器控制方法。该方法基于内置式永磁同步电机的扩展反电动势模型,重新设计了适用于其电流内环的自抗扰控制器,使之不再依赖于永磁体磁链参数。针对位置和速度估计问题,系统将扩展反电动势纳入未知扰动,采用状态扩张观测器对其进行估计,最后使用锁相环生成转速和转子位置。仿真和实验结果表明,该控制策略能够准确估计电机转子位置,并具有很好的稳态性能。     

基于PMSM的二阶滑模无位置传感器控制

在永磁同步电机传统滑模观测器(SMO)无位置传感器控制方案中,针对其因符号函数带来的抖振现象以及因一阶低通滤波器带来的相位滞后问题。根据Super-twisting算法设计了二阶滑模观测器(STASMO)无位置传感器控制方案,该方案不仅有效地抑制了抖振现象,而且取消了一阶低通滤波器的使用。当电机运行时,定子电阻会随着电机内部温度的升高而改变,故设计了合理的定子电阻观测器来实时观测定子电阻,从而避免了定子电阻对无位置传感器控制方案估计精度的影响。最后通过对所提方案进行系统模型搭建与仿真分析,从而证明了所提方案对电机位置和转速具有较高的估计精度。     

基于Luenberger观测器的高速PMSM无传感器技术研究

在永磁同步电动机系统中,机械位置传感器的使用会增加系统的体积和成本,降低系统可靠性,因此无传感器控制技术已成为电机控制领域的研究热点。首先提出了基于龙伯格(Luenberger)观测器的高速永磁同步电动机无传感器控制技术,分别实现了对电机转子速度和位置的估算;同时采用了频率预畸变双线性变换的离散化算法,以保证Luenberger观测器在离散化前后对电机基波角频率处的信号具有相同的响应特性。最后对Luen-berger观测器进行了仿真验证,由仿真结果可知,采用频率预畸变双线性变换的Luenberger观测器对转子速度和位置均具有较高的估算精度。     

具有参数辨识的永磁同步电机无位置传感器控制

转子磁极位置估计的准确性决定永磁同步电机无位置传感器控制系统的性能,为了实现转子位置和转速的精确控制,需要对电机参数进行在线辨识。根据实际冰箱制冷系统需求,采用模型参考自适应系统构建无位置传感器矢量控制方案,在仿真研究电机参数变化对位置估算影响的基础上,提出了一种具有参数辨识的内埋式永磁同步电机无位置传感器控制方案。利用电机的电流模型,运用扩展卡尔曼滤波器对转子磁链和交轴电感同时进行在线辨识,并将辨识出的参数用于更新无位置传感器矢量控制算法中的电机模型。仿真和实验结果表明,参数辨识算法可以有效地辨识出实际的转子磁链和交轴电感,具有参数辨识的无位置传感器矢量控制方案可行有效,在压缩机厂商提供的电机参数存在一定误差的情况下可以保证冰箱制冷系统的性能。     

永磁直线同步电机无传感驱动系统全速范围位置估计新方法

为了适应直线电机速度变化范围大的特点,针对永磁直线同步电机(PMLSM)无传感驱动系统中难以在全速范围内精确提取动子位置信息这一问题,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波法(EKF)和位置闭环观测器的复合新型位置估计算法。在电机起动与低速时采用EKF,在中高速时采用位置闭环观测器,在速度承接区域采用EKF和闭环观测器算法的加权复合,以实现PMLSM从起动到高速全速范围内高精度的位置估计。仿真试验结果表明,提出的方法在全速范围内能较准确地估计出电机的位置信息。     

基于参数辨识的永磁同步电机无位置传感器控制

针对电机运行过程中参数变化会影响永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制性能的问题,将递推的最小二乘法(RLS)用于PMSM参数的在线辨识,在最大转矩电流比控制策略下,使用基于BP神经网络改进的模型参考自适应系统构建无位置传感器控制方案,提出了基于在线参数辨识的PMSM无位置传感器控制方案。运用递推的RLS对PMSM的交轴电感和转子磁链进行在线辨识,并将参数辨识结果应用于电机无位置传感器算法中。仿真和试验证明了基于递推的RLS参数辨识算法可以对PMSM的转子磁链和交轴电感值进行准确辨识,基于参数辨识的PMSM无位置传感器控制方案性能更好。     

基于q轴电流的模糊MRAS观测器PMSM无速度传感器控制

针对永磁同步电机的模型参考自适应系统（MRAS）无速度传感器技术对电机参数变化敏感、转速及负载突变后转速及位置估计值不精确等缺点,提出一种基于q轴电流分量的模糊PI模型参考自适应观测方法。在传统的MRAS观测器方法基础上,通过实时检测q轴电流分量,结合模糊算法实时调整MRAS中的PI参数,形成模糊MRAS观测器,以修正由转速、负载及电机参数发生改变带来的速度及位置检测误差。同时,针对观测器内部电机参数敏感的特点,通过对电机d轴注入阶梯电压信号,从而得到稳态d轴电流,并利用欧姆定律对电机定子电阻进行预辨识,使模糊MRAS观测器得到的转速及位置估计值更准确。最后,以400W表贴式永磁同步电机为实验研究对象进行了仿真以及实验分析,验证了该方法的有效性。     

基于自适应Luenberger观测器的永磁同步直线电机无位置传感器控制

传统无位置传感器控制系统的位置信息处理一般采用PI调节器。针对PI调节器存在参数整定、跟踪性能差和抑制干扰能力弱等问题,提出了一种新型的自适应Luenberger观测器。利用脉振高频电流注入法(HFI)获得高频位置信号,根据电机的动力学方程建立Luenberger观测器并对速度、负载扰动进行观测,采用神经网络建立参数自整定的控制器取代观测器中的PID控制,实现了永磁同步直线电机(PMLSM)的无位置传感器控制。仿真结果表明,在速度变化与负载扰动同时存在的情况下,基于自适应Luenberger观测器的PMLSM控制系统的速度估算误差最大值为2×10^-3 m/s,位置估算误差最大值为-3×10^-5 rad,具有良好的跟踪性能和抗干扰性能。     

Sensorless Control of Synchronous Reluctance Motors Based on Extended EMF Models Considering Magnetic Saturation With Online Parameter Identification

A sensorless control method based on novel extended electromotive force (EEMF) models considering magnetic saturation is proposed for synchronous reluctance motors (SynRMs). Since motor parameters, particularly inductances, vary largely in SynRMs, a precise sensorless control is necessary for fully considering such variations. In this paper, the EEMF model, taking into consideration magnetic saturation, is derived and is applied to a position estimation method. The two EEMF models caused by a difference in the$d$-axis direction are shown, and the appropriate EEMF model that can suppress a position estimation error caused by the deviation of inductance parameters is proposed. Moreover, an online parameter identification method for sensorless control in middle- or high-speed ranges is proposed. The necessity for the use of the model, taking into consideration magnetic saturation, is verified by experiments. The proposed sensorless control system is shown useful by experiments.     

基于PSO理论的PMSM无位置传感器低速控制系统研究

针对表贴式永磁同步电机在无位置控制系统中各种强耦合因素进行解耦分析,提出了永磁同步电机无位置传感器低速控制的一种新途径。通过搭建永磁同步电机的高频注入模型,优化了系统的拓扑结构。采用非线性状态观测器代替传统的观测器,提升了系统的估算精度和实时性。在参数整定方面,将粒子群算法引入控制系统,实现对于系统调节参数的动态整定,使系统可以适应多种复杂工况。并在硬件平台上验证基于无位置传感器的永磁同步电机低速控制系统整体功能,通过对于电机起动特性以及带载、转速跌落特性的整体验证。研究结果表明:基于PSO（粒子群优化算法）理论的永磁同步电机低速控制系统可以按照预定速度平稳运行,并且具有良好的抗扰动性能,满足实际应用中的控制需求。     

无传感器永磁同步电机控制系统设计

针对永磁同步电机无传感器控制问题,设计了一种滑模观测器用于估算电机转子位置和速度.该滑模观测器采用参数可调的曲线函数作为开关函数进行连续控制,有效削弱系统"抖动",改善了系统结构,对参数摄动和不确定因素有很强的鲁棒性.     

新型分步式永磁同步电机参数辨识

永磁同步电机（PMSM）参数受所处环境等非线性因素的影响而变化,因此需要根据电机参数的不同调节控制系统,以达到更优的控制性能。针对不同电机的参数不同且无法实现快速手动测量的问题,提出一种无位置传感器PMSM的新型分步式参数辨识系统。系统分阶段采用伏安法计算电阻并采用高频电压注入法计算电机的电感和磁链,实现了无位置传感器的控制条件下,内置式PMSM的参数自动辨识。最后通过MATLAB/Simulink搭建仿真模型,验证了新型分步式参数辨识系统的可靠性并通过试验验证了系统的准确性。     

基于奇异摄动的永磁同步电机无位置传感器控制

针对永磁同步电机伺服系统的双时间尺度特性,根据奇异摄动理论将永磁同步电机驱动系统的数学模型分解,得到快、慢两个电气子系统.基于快变电气子系统模型,采用Luenberger观测器构建快的位置估计器.通过慢变电气子系统构建慢的速度估计器.无位置传感器永磁同步电机闭环控制系统的计算机仿真结果表明,本文提出的算法既具有较高的辨识精度又具有相对少的计算量,速度跟踪性能可以满足永磁同步电机伺服系统无位置传感器控制需要.