基于改进滑模观测器的PMSM无位置传感器控制

为解决传统基于滑模观测器永磁同步电机无位置传感器控制系统存在的抖振问题,本文提出了一种基于非线性能量函数参考模型的新型改进滑模观测器。在分析非线性能量函数参考模型的基础上,设计了改进的滑模观测器,建立了PMSM基于改进滑模观测器的无位置传感器控制系统的数学模型。同时应用Simulink仿真试验平台,验证了PMSM基于改进滑模观测器无位置传感器控制的可行性。     

基于扩张状态观测器的无传感永磁同步电机研究

永磁同步电机(PMSM)高性能伺服控制系统中需要对转子位置进行高精度的辨识。设计了一种基于非线性扩张状态观测器(ESO)的PMSM无位置传感器控制方法。仿真结果表明,基于ESO的无位置传感器控制方法能获得准确的转子位置和速度信息,实现了系统的无位置传感器矢量控制。该方法与常用的两种使用滑模观测器(SMO)的无位置传感器控制方法对比,非线性扩张状态观测器不仅对电机参数不敏感,鲁棒性强,而且还具有增益小、无抖振、观测精度高的特性。     

SMO在无位置传感器PMSM驱动控制系统的应用

为了开发一种成本低、可靠性好、维护简单的无位置和速度传感器的控制方法,在分析永磁同步电动机PMSM的数学模型和滑模变结构控制基本理论的基础上,建立了基于滑模观测器SMO的PMSM无传感器驱动控制系统模型.以TMS320LF2407A DSP为核心构建了PMSM无传感器驱动控制系统,并进行了仿真和实验研究.结果表明,所提出滑模观测器能够准确地估算出电机的位置信息,并且系统具有较好的静、动态特性,从而验证了滑模观测器在无位置传感器PMSM驱动控制系统中应用的可行性和正确性.     

基于模型参考自适应的永磁同步电机速度观测器中PI参数调节方法

永磁同步电机(PMSM)在有感控制方案中需安装编码器或霍尔传感器,增加了系统的设计成本,因此,研究PMSM的无感控制方案就显得有必要性。随着现代控制理论的发展,无传感器技术也日益发展。以磁场定向控制为控制策略,以模型参考自适应理论为基础,设计了一种速度观测器。侧重用现代控制理论知识分析了观测器的稳定性,并用传统控制理论知识分析了一种新的观测器中PI调节器参数整定方法。这种方法具有很强的适应性和移植性。最后,验证了这种方法的准确性和可行性。     

基于优化型滑模观测器的PMSM换相控制研究

为了提高正弦波永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制性能,研究一种优化型滑模观测器对PMSM反电动势进行估计,得到转子位置进而实现电机换相控制。为了得到平滑不含抖振的反电动势观测值,在优化型滑模观测器中构建一种新型切换函数代替传统符号函数。应用李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论,对优化型滑模观测器增益进行选取。仿真和实验表明,该方法能够准确估计PMSM反电动势和转子位置,实现了PMSM无位置传感器换相控制。     

基于Elman神经网络观测器的永磁同步电机无传感器控制

针对永磁同步电机(PMSM)的无传感器控制问题,提出了一种基于Elman神经网络(ENN)观测器的PMSM无传感器控制方法。ENN适用于动态系统建模,并且所需的神经元数量少,收敛精确。根据ENN训练及电机无传感器控制特点,制定ENN在线训练策略,从而实现ENN观测器的自适应及电机转速、位置的准确估计。利用Lyapunov稳定性理论分析了ENN训练过程的稳定性。通过对机械参数扰动、负载扰动、电磁参数扰动的测试,验证了ENN观测器的有效性。仿真结果证明了所提出的ENN观测器具有优越的鲁棒性和精度。     

基于无电流传感器的永磁同步电机系统模型预测控制

针对无任何相电流传感器的三相永磁同步电机(PMSM)驱动系统,提出基于扩张状态观测器(ESO)的无电流传感器模型预测转矩控制(MPTC)策略。为了进行电流反馈以实现高精度控制,两个相电流传感器是必不可少的,为此采用ESO技术构造无电流传感器,以实现对PMSM驱动系统相电流和时变定子电阻的快速准确估计;为了减小转矩和磁链脉动、提高控制性能,给出PMSM驱动系统的MPTC设计方法。所设计基于ESO无电流传感器的MPTC策略能够使PMSM驱动系统不仅可靠稳定运行,而且具有满意的动态性能和较强的鲁棒性。仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于离散反电动势估计的永磁同步电机无速度传感器控制

针对高速永磁同步电机(PMSM)的无速度传感器控制问题,提出了一种基于离散反电动势估计的PMSM无速度传感器控制策略。实施离散反电动势估计的设计有三点:首先,设计了离散dq电流观测器以消除反电动势估计中的电感交叉耦合效应;然后,设计了延迟补偿模型以补偿数模转换引起的电压误差,同时设计了较为精确的离散模型,以克服由数字实现导致的估计反电动势和实际反电动势之间的偏差;最后,开展了高速PMSM驱动试验,试验结果验证了所提出的高速PMSM无速度传感器控制方案的性能。     

电动助力自行车无位置传感器矢量控制

为满足无位置传感器电动助力自行车实际应用中的控制要求,提出一种结合反电动势过零检测和滑模观测器的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器矢量控制方法。在低速阶段,采用反电动势过零检测估计电机转子位置;当电机转速达到额定转速的10%时,切换到基于滑模观测器的PMSM无位置传感器矢量控制。该滑模观测器引入Sigmoid函数及锁相环,提高了电机转子位置估计精度和动态性能。实验验证了其有效性和实用性。     

基于反步鲁棒控制与改进跟踪微分器的PMSM无传感器控制

为了进一步提高永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)无传感器控制的观测精度，提出了基于反步鲁棒控制与改进跟踪微分器的PMSM无传感器控制方法。首先，建立了PMSM的数学模型。其次，以Sigmoid函数为基础，设计跟踪微分器，实现对PMSM转子转速和位置的观测。然后，为了提高系统的抗扰能力，将反步控制和鲁棒控制相结合，对PMSM调速系统设计了反步鲁棒控制器。最后，设计了双曲正切跟踪微分器对外部负载进行实时观测，并将其补偿给控制系统，达到降低负载扰动对电机转速影响的目的。实验结果表明，该观测器对电机转子转速和位置具有良好的观测效果，同时反步鲁棒控制也具有较高的控制精度，对负载有很好的抑制效果。     

基于非线性状态观测器的无刷电机故障诊断

为了对无刷直流电动机的非线性系统实现快速、精确的故障检测，采用精确的无刷电机非线性系统模型，并应用RBF神经网络，设计了一种非线性状态观测器，通过观测器的估计值与实际输出值之间的残差来判定无刷电机故障与否，并将无刷直流电动机非线性模型在某一工作点附近线性化，采用线性观测器的方法对其进行故障诊断的仿真并与非线性故障诊断方法相比较。结果表明，对于在多工作点工作的无刷直流电机，该方法能获得更精确的故障检测结果。     

基于扩张状态观测器的感应电机转子磁链观测

感应电机调速控制中的一个关键问题是如何克服转子电阻不确定的影响，准确地观测转子磁链。该文采用扩张状态观测器的方法，提出了一种新的转子磁链观测器。对电机方程中的定子电流动态方程进行整理，把包含转子电阻的不确定项综合在一起，并扩张成一阶新的状态，与原方程组成增广一阶的系统。对于新的系统，应用扩张状态观测器观测出原系统的不确定部分，使系统确定化，最后得到准确的转子磁链观测值。高速和低速下的仿真结果都表明该文的方法对转子电阻的变化具有极强的鲁棒性，可以在转子电阻不确定时对转子磁链进行准确观测。     

基于扩张状态观测器的电力系统非线性鲁棒协调控制

该文提出了一种基于扩张状态观测器的非线性鲁棒协调控制方法(Extended-State-Observer based Nonlinear Robust Coordinated Control，ENRCC）；将电力系统对象归纳为一类内环为非线性系统、外环为伪线性系统的多输入多输出对象。在此基础上，完整地阐述了ENRCC的控制原理；利用一簇低阶扩张状态观测器对内环非线性系统进行动态反馈线性化和解耦设计，利用线性鲁棒控制方法对已线性化的内环系统和外环伪线性系统进行预期动力学设计，最终可实现观测器 线性化 鲁棒协调控制三者的有机结合。实例仿真结果表明：该控制规律严谨简单，方法原理直观清晰，便于工程应用，具有很强的适应性和鲁棒性，能有效地解决一类不确定 非线性 分散性的电力系统多输入多输出(MIMO)对象的控制问题。     

Adaptive observer for a class of nonlinear systems with time‐varying delays

The adaptive observer design problems have been extensively studied in literature for both linear and nonlinear systems. Some researches have also been carried out on adaptive observer design for linear time‐delay systems, but there is no significant work on adaptive observer design for nonlinear time‐delay systems. In this work, the adaptive observer design problem for a class of nonlinear time‐delay systems is considered. The observer is designed for the nonlinear systems whose nonlinear functions satisfy Lipschitz condition. Like conventional adaptive observers for the systems without time delays, this observer also estimates both states and unknown parameters simultaneously. For this property, it will be very much useful for many real‐time systems where time delays cannot be avoided. The sufficient conditions for existence of the observer are derived using the linear matrix inequality approach. With the help of a numerical example, effectiveness of the proposed observer is demonstrated. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

Sliding mode control for a class of uncertain nonlinear system based on disturbance observer

In this paper, a sliding mode control (SMC) scheme is proposed for a class of nonlinear systems based on disturbance observers. For a nonlinear system, the disturbance that cannot be directly measured is estimated using a nonlinear disturbance observer. By choosing an appropriate nonlinear gain function, the disturbance observer can well approximate the unknown disturbance. Based on the output of the disturbance observer, an SMC scheme is presented for the nonlinear system, and the stability of the closed‐loop system is established using Lyapunov method. Finally, two simulation examples are presented to illustrate the features and the effectiveness of the proposed disturbance‐observer‐based SMC scheme. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

Nonlinear observer based control of induction motors

This paper presents an observer design methodology for a special class of MIMO nonlinear systems. First, we characterize the class of MIMO nonlinear systems that consists of the linear observable part and the nonlinear part with a block triangular structure. Also, the similarity transformation that plays an important role in proving the convergence of the proposed observer is generalized to MIMO systems. we have considered the nonlinearity of the system in designing the gain of the observer and then, it is prevented that the observer gain is unnecessarily increased. Moreover, by using the generalized similarity transformation, it is shown that under some observability and boundedness conditions, the proposed observer guarantees the global exponential convergence to zero of the estimation error. Finally, the simulation results for induction motor are included to illustrate the validity of our design scheme.     

基于非线性观测器的永磁同步电机位置估计算法研究

为提高表贴式永磁同步电机无位置传感器控制中转子位置和速度的估计精度,提出了一种改进型非线性观测器。通过重构非线性观测器的数学模型,构建了误差方程,利用Lyapunov理论对误差方程进行了稳定性分析。并基于稳定性条件提出了一种误差项步长优化方法,实现了非线性观测器的步长增益自调节。仿真与试验结果表明,改进型非线性观测器具有良好的动态性能,验证了其可行性。     

汽轮发电机组轴系扭振的鲁棒非线性控制

提出将同步发电机及其励磁系统看做扭振励磁控制的执行元件,采用直接反馈线性化方法补偿其非线性因素,避免小偏差线性化模型的参数摄动问题,从而提高扭振励磁控制系统的鲁棒性.综合H∞扭振模态观测器、独立模态空间鲁棒控制器和非线性反馈补偿律,提出一种轴系扭振的鲁棒非线性控制策略,在大范围工况下具有一致的全局性能,并且3个组成部分可以分别独立设计;另外,可以方便地与常规非线性励磁控制律综合在一起,而不影响后者阻尼低频振荡的性能.以一台300 MW汽轮发电机组第1阶扭振模态的阻尼控制为例,通过仿真验证鲁棒非线性控制器的性能优于常规线性控制器.     

一种不确定非线性系统的滑模变结构观测器的研究

由于工程实际中大部分工业对象均为非线性系统,滑模观测器应用研究的重点已从线性系统转至不确定非线性系统。针对一类非线性满足Lipschitz条件,而不确定部分为有界函数的不确定非线性系统,提出一种滑模变结构观测器设计方案,将基于线性系统提出的Walcott-Zak观测器用于抑制非线性对系统的影响,而滑模变结构使得观测器对系统不确定性具有鲁棒性。对所设计观测器的稳定性进行了证明,并通过仿真验证了所提方法的有效性。     

An adaptive sliding‐mode observer for a class of uncertain nonlinear systems

In this paper, the problem of simultaneous state and parameter estimation is studied for a class of uncertain nonlinear systems. A nonlinear adaptive sliding‐mode observer is proposed based on a nonlinear parameter estimation algorithm. It is shown that such a nonlinear algorithm provides a rate of convergence faster than exponential, ie, faster than the classic linear algorithm. Then, the proposed parameter estimation algorithm is included in the structure of a sliding‐mode state observer, providing an ultimate bound for the full estimation error and attenuating the effects of the external disturbances. Moreover, the synthesis of the observer is given in terms of linear matrix inequalities. The corresponding proofs of convergence are developed based on the Lyapunov function approach and input‐to‐state stability theory. Some simulation results illustrate the efficiency of the proposed adaptive sliding‐mode observer.