基于MPC的无传感器永磁同步电机NFTSMC仿真研究

为了提高注塑机中永磁同步电机控制系统的运行可靠性,优化永磁同步电机的调速系统动态性能,提出了一种基于模型预测电流控制的无速度传感器永磁同步电机非奇异快速终端滑模控制策略.以模型预测电流控制作为电流控制内环,取代传统的PI调节器,能够有效地抑制电流纹波,提高电流的动态跟踪性能.根据非奇异终端滑模的设计原理,构造外环速度控制器,从而生成期望的q轴电流,提高了系统的稳定性.设计无速度传感器对电机运行转速进行在线辨识,实现对转速和转子位置准确地估计.并与传统的PI调节器进行对比,仿真与实验结果表明该控制策略具有较高的可靠性和快速性.     

基于扰动观测器的PMSM同步协调滑模控制

针对在负载扰动情况下多永磁同步电机控制系统出现电机转速不同步的问题,提出了基于扰动观测器的永磁同步电机同步协调滑模控制策略。从单电机高性能控制策略和三电机耦合结构角度出发,首先,在矢量控制基础框架下,设计了基于非线性负载转矩观测器的积分型滑模速度控制器,构成了单电机高性能矢量控制调速系统;其次,提出了一种基于PI速度补偿器的偏差耦合控制结构,相比传统的偏差耦合控制结构能较好地实现在负载扰动下三电机的转速同步协调运行。最后通过仿真验证了方法的有效性。     

解决城轨车辆电机空转的非奇异终端滑模控制

针对城市轨道车辆行驶中出现轮对打滑的控制问题,使用一种非奇异终端滑模控制方法,基于城轨车辆永磁同步电机数学方程,建立永磁同步电机矢量控制模型,参考非奇异终端滑模控制策略,模拟列车控制系统应对打滑的控制步骤;在Matlab环境下建立仿真模型,仿真结果表明,与传统PID控制相比,采用非奇异终端滑模控制,牵引电机可以在更短的时间内到达给定值,且对于扰动具有鲁棒性,轨道车辆在轮对发生打滑的情况下可以更快更稳定地恢复到平稳运行区.     

级联式滑模观测器的永磁同步电机鲁棒滑模控制

提出了一种基于无速度传感器运行的永磁同步电机非线性控制方法。针对电机速度和位置观测,设计了一种新颖的级联式滑模观测器,解决了传统滑模观测采用低通滤波器的相位延迟问题。前级电流滑模观测器得到反电动势,后级反电动势滑模观测器获取转速和位置信息,利用李亚普诺夫理论进行了稳定性分析。针对速度控制,提出了带扩张状态观测器的滑模速度控制器取代PI调节器,提高了系统的鲁棒性。在滑模观测和控制中均利用双曲正切函数取代符号函数,削弱了系统抖振。将上述方法应用到永磁同步电机矢量控制系统中,通过仿真验证方法的有效性。     

基于高阶滑模和加速度反馈的机械谐振抑制方法

提出一种基于高阶滑模和加速度反馈的机械谐振抑制方法.针对永磁同步电机定子电流和电机转速分别设计了高阶滑模控制器.采用非奇异终端滑模面,使得定子电流在有限时间收敛.速度环引入加速度反馈,降低机械谐振的影响.仿真结果表明,与PI控制器分别结合陷波器以及加速度反馈的方法相比,所提方法可以有效抑制机械谐振,在保证动态响应性能的同时,增强了系统对于负载扰动的鲁棒性.     

永磁同步电机无速度传感器控制方法研究

永磁同步电机无速度传感器控制一直是国内外较热门的研究课题。为永磁同步电机控制器的研究开发,主要进行永磁同步电机矢量控制以及无速度传感器的矢量控制的前期理论研究。用Matlab7.1/Simulink建立基于磁链观测的无速度传感器模型仿真。并把其仿真结果和永磁同步电机有速度传感器控制仿真结果进行对比。仿真结果表明:永磁同步电机的无速度传感器矢量控制和带速度传感器控制相比亦具有良好的动态响应特性和速度控制特性,为永磁同步电机无速度传感器控制的设计,分析以及调试提供了理论基础。     

永磁同步电动机无速度传感器矢量调速系统的积分反步控制

基于永磁同步电动机(PMSM)的数学模型, 设计了由积分反步控制和滑模变结构模型参考自适应系统组成的无速度传感器矢量控制系统. 其中带有积分作用的反步控制作为矢量系统的速度和电流控制器, 实现给定速度和电流的无静差跟踪; 而滑模变结构模型参考自适应方法作为速度辨识器估计电机速度, 能够快速准确的跟踪实际速度. 通过Lyapunov定理证明了所设计的速度控制器和辨识器的稳定性. 仿真结果验证了所设计的无速度传感器矢量调速系统良好的速度跟踪性能和抗扰动性能.     

带扩张状态观测器的PMSM双滑模控制北大核心CSCD

立足于提高永磁同步电机调速系统的可靠性和鲁棒性,在矢量控制基础上提出了带扩张状态观测器(ESO)的双滑模控制方法。设计了改进型扩展滑模观测器的无速度传感器策略,利用锁相环提取转子位置和转速信息,节约了成本,提高了系统可靠性;设计了新型变指数趋近律滑模速度控制器取代PI控制器,通过扩张状态观测器对扰动项进行补偿得到期望的q轴电流,提高了系统的快速性和鲁棒性。仿真结果验证了控制方案的有效性与正确性。     

永磁同步电机的高阶终端滑模控制方法

提出一种基于高阶终端滑模的永磁同步电机转速控制方法, 提高了系统的鲁棒性和响应速度. 根据矢量控制原理, 设计了非奇异终端滑模面, 使得电机转速、直轴电流、交轴电流在有限时间内达到给定值. 同时, 采用高阶滑模消除抖振, 保证系统的稳定性. 仿真结果表明, 和PI控制方法相比, 电机转速能够更快地跟踪给定值, 并且, 系统对于负载扰动具有较强的鲁棒性.     

基于滑模观测器的永磁同步电机矢量控制

本文提供了一种基于滑模观测器的永磁同步电机矢量控制系统的实施方案.设计一滑模观测器,对永磁同步电机的转子位置角和转速进行实时在线估算,实现电机的闭环调速运行.仿真结果表明,本文提出的这种滑模观测器对系统参数摄动、外干扰以及测量噪声具有的极强鲁棒性,有效地改善系统的动、静态运行性能.     

基于LPV观测器的永磁同步电机反推控制

针对永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)无速度传感器转速跟踪控制精度问题,提出了一种基于线性变参数(Lineeo Parameteo Varying,LPV)转速观测器的永磁同步电机反推控制方法。该方法首先根据PMSM的LPV模型,推导出电机的凸胞形顶点方程;然后利用Lyapunov稳定性理论,获得了基于线性矩阵不等式(Lineeo Matrix Inequality,LMI)的观测器设计方法,构造了PMSM的LPV观测器,实现对电机转速及定子交轴电流的重构;最后运用反推控制策略,设计电机闭环系统控制器,实现对电机转速的高精度跟踪控制。仿真结果表明,该方法相较与传统PI矢量控制,跟踪精度高、响应快、抗负载扰动强,对实现PMSM的无速度传感器高精度转速跟踪控制具有重要意义。     

基于滑模观测器的PMSM控制系统研究

针对永磁同步电动机（PMSM）的特点,选用鲁棒性好、控制算法简单、易于工程实现的滑模观测器方法对电动机转子位置和速度进行估计。结合PMSM的数学模型与矢量控制理论,建立基于MATLAB/Simulink的无传感器PMSM矢量控制系统的仿真模型,并进行系统性能仿真分析,仿真结果验证了基于滑模观测器的无传感器控制方法的正确性与可行性。     

基于高频注入法的永磁同步电动机无传感器矢量控制

提出了一种在零速或是低速时无传感器的永磁同步电动机矢量控制方法。该方法基于永磁同步电动机的凸极效应原理,在两相旋转坐标系中注入高频信号来获取无传感器矢量控制时所需转子的精确位置和转速,并在此基础上给出了永磁同步电动机无传感器矢量控制系统。仿真结果表明,该方法能够准确估计转子位置和速度,满足矢量控制的需要。     

基于滑模模型参考自适应观测器的无速度传感器三相永磁同步电机模型预测转矩控制

针对三相永磁同步电机(PMSM)驱动系统,基于滑模变结构模型参考自适应(MRAS)技术,提出了一种新颖的无速度传感器模型预测转矩控制(MPTC)策略.采用滑模变结构模型参考自适应方法构造电机转速观测器,以改善速度估计精度并提高系统鲁棒性;利用模型预测转矩控制策略,以达到减小转矩和磁链纹波并提高系统控制性能的目的.仿真结果表明:就滑模MRAS观测器与MRAS观测器比较而言,基于前者的PMSM无速度传感器MPTC系统比基于后者的PMSM无速度传感器MPTC系统具有较强的鲁棒性和更好的动态性能;就MPTC与直接转矩控制(DTC)和磁场定向控制(FOC)比较而言,采用前者策略的无速度传感器电机驱动系统能够降低逆变器开关频率、减少相电流总谐波失真(THD),从而提高系统可靠性.     

永磁同步电动机中混沌运动的部分解耦控制

永磁同步电动机在参数处于特定区域时存在混沌现象,混沌的存在将使电机的性能变差,因此要设法消除其混沌运动.电机中混沌的现有控制方法的控制目标只能为周期点或平衡点,不能满足实际需要.为了解决这个问题,设计了基于非线性反馈的永磁同步电动机中混沌现象的部分解耦控制.该方法以直轴和交轴电压为控制变量,通过电机状态的非线性反馈将直轴和交轴电流方程中的耦合项解耦,同时使得直轴和交轴电流可以跟踪设定值.这种控制方式的结果是使系统具有唯一稳定平衡点,而这个平衡点的位置可以根据实际要求设置为任意点.在任意时刻对处于混沌状态的永磁同步电动机进行部分解耦控制,受控系统将稳定于设定平衡点,从而实现混沌的控制.文中分析了控制参数与系统响应快速性之间的关系,为参数选择提供了指导.仿真结果表明了理论分析的正确性和该控制方法的有效性.     

基于EKF的PMSM无传感器控制系统研究

文章分析了永磁同步电动机(PMSM)在d-q坐标系下的数学模型及其矢量控制原理,提出了一种将扩展卡尔曼滤波(EKF)原理应用于PMSM无传感器控制系统的方法,即在α-β和d-q坐标系下对PMSM的非线性方程进行线性化处理,利用EKF算法对PMSM的转子位置和转速进行实时在线估计,以满足实时控制要求。Matlab/Simulink仿真及dSPACE硬件平台实验结果表明,基于EKF的PMSM无传感器控制系统运行稳定,超调小,动、静态性能良好。     

永磁同步电动机的混沌模型及其模糊建模

推导出永磁同步电动机 (PMSM)的数学模型, 讨论了常输入电压、常外部转矩条件下系统的稳态特性. 该模型在适当的参数选择和外部输入下, 可以呈现出非常复杂的极限环或混沌行为. 基于Takagi_Sugeno模糊建模方法, 给出了永磁同步电动机的TS模糊模型, 这为进一步研究模糊和混沌理论的内在联系, 及利用基于模糊模型的控制方法控制混沌现象提供了一条途径. 计算机仿真结果表明TS模糊系统的吸引子与原系统的混沌吸引子是拓扑等价的.     

Backstepping Control of Speed Sensorless Permanent Magnet Synchronous Motor Based on Slide Model Observer

This paper presents a backstepping control method for speed sensorless permanent magnet synchronous motor based on slide model observer. First, a comprehensive dynamical model of the permanent magnet synchronous motor(PMSM) in d-q frame and its space-state equation are established. The slide model control method is used to estimate the electromotive force of PMSM under static frame, while the position of rotor and its actual speed are estimated by using phase loop lock(PLL) method. Next,using Lyapunov stability theorem, the asymptotical stability condition of the slide model observer is presented. Furthermore, based on the backstepping control theory, the PMSM rotor speed and current tracking backstepping controllers are designed, because such controllers display excellent speed tracking and anti-disturbance performance. Finally, Matlab simulation results show that the slide model observer can not only estimate the rotor position and speed of the PMSM accurately, but also ensure the asymptotical stability of the system and effective adjustment of rotor speed and current.     

A New Full‐Order Sliding Mode Observer Based Rotor Speed and Stator Resistance Estimation for Sensorless Vector Controlled Pmsm Drives

Sensorless control of a permanent magnetsynchronous motor (PMSM) at low speed remains a challenging task. In this paper, a sensorless vector control of PMSM using a new structure of a sliding mode observer (SMO) is proposed. To remove the mechanical sensors, a full‐order (FO‐SMO) is built to estimate the rotor position and speed of PMSM drives. The FO‐SMO, which replaces a sign function by a sigmoid function, can reduce the chattering phenomenon. In order to overcome time delay, we cancel the low pass filter. This sensorless speed control shows great sensitivity to stator resistance and system noise. To improve the robustness of sensorless vector control, a full‐order SMO technique has been used for stator resistance estimation. A novel stator resistance estimator is incorporated into the sensorless drive to compensate for the effects of stator resistance variation. The validity of the proposed FO‐SMO with a 1.1 kw low‐speed PMSM sensorless vector control is demonstrated by experiments. In this paper, experimental results for FO‐SMO, back‐EMF SMO and MRAS techniques were obtained with fixed point DSP‐based (TMS320F240).     

基于SIMULINK的永磁同步电机无速度传感器直接转矩控制的仿真建模

永磁同步电机（PMSM）以其高效率、高功率因数、小体积以及节省电能等优点,在许多领域得到了广泛的应用。主要分析了永磁同步电动机的直接转矩控制系统,采用了基于电机转子磁链矢量角的速度估算方法对无速度传感器控制系统的速度进行估计。利用MATLAB中的Simulink仿真工具箱设计并实现了控制系统的仿真,并对仿真结果进行了分析。仿真结果验证了文中采用的转速观测算法的正确性和可行性。