高性能永磁直线同步电机鲁棒速度伺服系统的研究

文章针对高性能永磁直线同步电机 ( PML SM)速度伺服系统的要求 ,首先提出了一种基于传统观测器导出的辨识方法 ,对负载阻力、动子质量 ,粘滞摩擦系数进行在线辨识 ,实时补偿上述 3个参数变化所造成的推力扰动。其次 ,设计了一个时滞补偿器 ,对逆变器电路电力传输滞后和转速测量滞后所造成的系统动态性能下降进行了补偿。最后 ,结合 IP速度控制器设计了一高性能永磁直线同步电机速度伺服系统。仿真实验表明 ,所设计系统具有很强的鲁棒伺服性能。     

基于在线辨识补偿的永磁直线同步电机模型参考自适应神经网络速度控制

本文针对永磁直线同步电机（ＰＭＬＳＭ）的速度伺服控制,提出了一种模型参考自适应与神经网络技术相结合的控制策略。为提高系统的鲁棒性,采用了在线辨识技术,对参数变化实时补偿,及时修正神经网络教师值的计算,仿真实验表明,该系统具有良好的速度伺服性能,特别是在克服永磁直线同步电机所特有的端部效应方面效果显著。     

基于周期性扰动学习的永磁直线电机自适应滑模位置控制

针对永磁直线同步电机伺服系统易受周期性扰动、摩擦力及参数摄动等不确定性因素影响位置跟踪精确度的问题,提出了一种基于周期性扰动学习的自适应滑模控制方法.采用滑模控制确保永磁直线同步电机伺服系统对不确定性因素具有较强的鲁棒性,提高系统响应速度.利用周期性扰动学习算法学习系统中的周期性扰动并进行补偿,同时设计自适应律估计系统非周期性扰动和学习误差,削弱滑模抖振现象.基于李雅普诺夫稳定性理论,分析证明了此控制器的渐进稳定性,保证系统位置跟踪误差在有限时间内收敛.仿真与实验验证了所提出的周期性扰动学习的自适应滑模控制器能显著提高永磁直线同步电机伺服系统的动态响应性能和鲁棒性能,而且可以达到更高的位置跟踪精确度.     

基于神经网络给定补偿的交流永磁直线伺服系统滑模控制

针对直接驱动的永磁直线同步电动机 (PMLSM )伺服系统 ,应用滑模变结构控制理论设计了一种具有强鲁棒性的速度控制器。为使系统具有自学习能力 ,削弱滑模控制所引起的“抖振” ,采用基于神经网络前馈给定补偿的滑模控制策略。仿真结果表明 ,该方案有效地克服了永磁直线同步电机特有的端部效应所产生的推力波动对系统的影响 ,对参数变化及阻力扰动具有很强的鲁棒性 ,而且提高了系统的稳态性能     

基于对角化法的永磁直线同步电机二阶滑模控制

在永磁直线同步电机(permanent-magnet linear synchr- onous motor,PMLSM)伺服系统中,模型的阶次高,且速度和电流等变量间存在的耦合严重影响速度跟踪的快速性和精度。采用基于奇异摄动理论的对角化方法将永磁直线同步电机伺服系统分解成慢变和快变子系统。为了保证系统的鲁棒性,利用2阶滑模控制的次优算法分别独立设计慢变和快变子系统的控制律,再将2个控制律合成得到永磁直线同步电机的复合控制律。仿真结果表明,所提出的策略具有良好的速度跟踪性能,同时对负载扰动和参数变化具有很强的鲁棒性。     

Research and Implementation of Suppressing Speed Ripples of Permanent Magnet Svnchronous Servo Svstem

在分析了永磁同步电机的数学模型及永磁同步伺服系统的电流环和速度环的基础上,设计了负载转矩观测器,对定子电流进行了补偿以抑制由负载转矩突变造成的转速波动.在MATLAB/Simulink环境下构建了永磁同步电机控制系统的仿真模型并进行实验.结果表明永磁同步伺服系统经补偿后转速特性得到了明显提高,有效的抑制了转速的波动.     

永磁同步伺服系统抑制转速波动的研究与实现

在分析了永磁同步电机的数学模型及永磁同步伺服系统的电流环和速度环的基础上,设计了负载转矩观测器,对定子电流进行了补偿以抑制由负载转矩突变造成的转速波动。在MATLAB／Simulink环境下构建了永磁同步电机控制系统的仿真模型并进行实验。结果表明永磁同步伺服系统经补偿后转速特性得到了明显提高,有效的抑制了转速的波动。     

交流永磁直线同步电机伺服系统的预见前馈补偿

介绍了高精度、微进给永磁直线交流同步电机（ＰＭＬＳＭ）伺服系统的ＩＰ位置控制后,提出了对该系统的最优预见前馈补偿,以提高系统的跟踪性能。为了补偿负载扰动,进一步增强系统的鲁棒性,设计了负载扰动力观测器来进行前馈。仿真实验结果证明了所提出方案的有效性。     

永磁直线伺服系统非线性自适应鲁棒控制器设计

对永磁直线伺服系统提出非线性自适应鲁棒控制器的设计方法。在永磁直线伺服系统非线性数学模型的基础上,为实现对速度和电流的准确跟踪,建立了误差系统的动态模型。将跟踪和干扰抑制归结为非线性自适应鲁棒控制器设计问题,通过构造存储函数得到包含电阻辨识算法的自适应鲁棒控制器的定理,证明定理给出的控制器能满足干扰抑制和系统的渐进稳定。仿真结果表明,用该方法设计的系统能很好的抑制扰动和跟踪给定,满足对高性能永磁直线伺服系统控制的要求。     

基于扩展Kalman滤波器的永磁同步电机转动惯量辨识研究

为抑制转动惯量变化对高性能伺服系统性能的不良影响,缩短惯量辨识收敛时间和提高辨识精度已成为转动惯量辨识的研究热点。基于扩展Kalman滤波器,开展永磁同步电机转动惯量辨识算法设计、仿真和试验研究。仿真和试验结果表明,扩展Kalman滤波器用于永磁伺服系统的惯量实时辨识是有效的,突变惯量时辨识收敛时间约为4 s、辨识误差为6.8%。     

基于RFNN补偿的直线伺服系统反推控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统,在分析影响直线伺服跟踪精度因素的基础上,采用智能反推控制策略对该伺服系统进行有效的补偿控制。考虑参数变化、外部负载扰动和摩擦力等不确定因素对系统伺服性能的影响,设计基于递归模糊神经网络(RFNN)的反推控制器,利用了递归神经网络具有捕获系统动态信息的优点,可实时补偿不确定因素对跟踪性能的影响。仿真结果表明,控制策略明显降低了不确定因素对系统性能的影响,从而显著提高了直线伺服系统的位置跟踪精度。     

基于复合控制的圆筒形永磁直线同步电机位置控制

针对圆筒形永磁直线同步电机,设计了一种位置控制系统。考虑到直线电机的推力脉动、摩擦力和系统模型的不确定性,采用干扰观测器(DOB)对其进行在线估算并进行补偿,经过补偿,系统模型近似等价其标称模型;基于标称模型设计速度前馈控制器,基于速度控制系统的模型设计位置前馈控制器,使得永磁直线同步电机控制系统的输出能够无误差地跟踪期望的速度和位置响应曲线;采用综合校正方法设计反馈控制器,保证系统的稳定性。最后给出了仿真结果。     

基于自校正的伺服系统速度控制器

为了提高永磁同步电机伺服系统的速度控制性能,提出一种基于自校正的永磁同步电机速度环控制器.自校正控制通过采样系统输入输出信息,运用最小二乘法辨识系统参数,然后根据参数辨识的结果自动校正控制器的参数,保证被控系统达到预期的性能指标.实验结果表明:该控制器与传统的固定PID)控制相比,转速稳态误差和超调量减小,转速也更为平稳,在伺服系统参数发生变化时仍能保持良好的控制性能.     

永磁交流伺服系统的抗扰动自适应控制

在某些高性能的驱动场合,惯量扰动的存在是造成伺服系统性能变差的重要原因。现提出一种具有抗扰动作用的自适应控制方法,采用梯度算法对系统的惯量进行在线辨识,并依据极点配置原则对速度控制器参数(速度环的比例系数Kpω和积分系数Kiω)进行实时调整,文中给出了理论分析。以一台面贴式永磁同步电机为对象进行了惯量辨识和自适应性能的仿真分析和实验验证,结果表明本文提出的基于梯度算法进行在线惯量辨识及调整的自适应算法是有效的。     

位置伺服永磁电机鲁棒性无差拍预测转速控制

为了提高永磁同步电机位置伺服系统的控制性能,该文提出一种鲁棒性无差拍预测转速控制策略。首先,根据无差拍控制原理对速度环和电流环进行设计。其次,采用增量模型消除了永磁磁链对电流预测的影响。再次,设计扩展状态观测器,对参数不匹配、负载和逆变器非线性造成的扰动进行观测。然后,根据位置伺服系统的特点提出一种补偿策略。最后,通过实验对提出的控制策略进行研究,实验结果表明,该方法能提高系统的稳态控制精度和动态响应速度。     

基于滑模观测器的永磁直线同步伺服系统

针对永磁直线同步电机伺服系统,提出滑模速度观测器和P-IP位置控制策略,来实现参考位置信号的跟踪控制.详细分析了滑模速度观测器的模型结构,给出观测器增益值的确定方法和速度观测算法.详细分析了P-IP控制器的结构和参数确定方法.采用高性能DS1103控制器作为控制核心,搭建永磁直线伺服系统.实验结果表明,滑模观测器能够准确观测动子直线速度和位置,所提出的位置控制系统具有准确的跟踪能力,对外部扰动具有很强的鲁棒性.     

基于H_∞/μ法的永磁直线同步电机鲁棒二自由度控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)直接驱动伺服系统易受负载扰动、测量噪声及参数变化影响的特点,基于H_∞/μ方法设计了一个鲁棒二自由度速度控制器,解决了传统单自由度控制器在满足系统跟踪性能和抗干扰性能要求方面存在的矛盾。由于在求解μ制器时应用了标准H_∞控制理论,大大提高了μ控制器的获得速度。该速度控制器克服了标准H_∞控制器保守性的缺点,并且对负载扰动、测量噪声和参数不确定性等干扰的抑制方面也比标准H_∞控制器更具鲁棒性。仿真结果及分析表明,所提基于H_∞/μ方法二自由度速度控制器,满足高精度永磁直线同步电机伺服系统对鲁棒性和快速性的要求。     

永磁同步电机伺服系统电流环的研究

介绍了永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)矢量控制的原理和伺服系统的硬件结构.为构成高性能的伺服系统,设计了电流环调节器并选择合适的参数.针对电机电枢反电势使电机在高转速时出现电流环性能变差的问题,在PWM调制器中采用过调制技术,使得实际电流能准确快速跟踪给定电流.实验和仿真结果表明,电流环性能较好,经过补偿后的系统稳定.所采取的过调制技术能有效地抑制反电势的影响.改善并提高电流环的性能,为实现高性能永磁同步伺服系统奠定了基础.     

基于H∞/m方法的永磁直线同步电机鲁棒二自由度控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)直接驱动伺服系统易受负载扰动、测量噪声及参数变化影响的特点，基于H￥/m方法设计了一个鲁棒二自由度速度控制器，解决了传统单自由度控制器在满足系统跟踪性能和抗干扰性能要求方面存在的矛盾。由于在求解m控制器时应用了标准H￥控制理论，大大提高了m控制器的获得速度。该速度控制器克服了标准H￥控制器保守性的缺点，并且对负载扰动、测量噪声和参数不确定性等干扰的抑制方面也比标准H￥控制器更具鲁棒性。仿真结果及分析表明，所提基于H￥/m方法二自由度速度控制器，满足高精度永磁直线同步电机伺服系统对鲁棒性和快速性的要求。     

基于MRAS和磁链补偿的无速度传感器永磁直线同步电机直接推力控制

永磁直线同步电机(PMLSM)直接推力控制系统中的传统机械传感器在恶劣工况下难以准确获取控制系统反馈信息。将模型参考自适应算法应用到PMLSM,设计了基于模型参考自适应系统(MRAS)的无速度传感器直接推力控制系统,依据辨识得到的磁链位置重新构建了一种磁链观测器,对磁链进行补偿,减小了直接推力控制推力响应的波动。通过仿真,证明了基于MRAS和磁链补偿的无速度传感器PMLSM直接推力控制系统能够准确地辨识初级的速度和位置信息,得到了较好的动静态性能。