一种新型滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

针对永磁电机无位置传感器控制中存在的电机转速和位置估算误差较大的问题,在分析传统滑模观测器的基础上,设计了一种新型的二阶滑模观测器。将混合非奇异终端滑模面应用到传统的线性滑模面上,避免了因使用低通滤波引起相位滞后的问题。同时设计了控制律,利用Lyapunov方法证明了所设计滑模观测器的稳定性,结合锁相功能的转子位置与速度跟踪算法,有效地解决了传统滑模观测器中存在的"抖振"问题。仿真分析和试验结果表明:设计的新型滑模观测器使得永磁同步电机的转速和转子位置估计值更加准确。     

一种新型的无速度传感器感应电机转速与定子电阻辨识方案

在Matlab/Simulink环境下搭建了基于自适应观测器的感应电机无速度传感器直接转矩控制系统仿真平台,应用Popov超稳定性理论,建立了基于自适应观测器的速度和定子电阻辨识率,并采用改进的空间矢鼍涮制技术取代传统直接转矩控制的开关表方案.仿真结果表明该模型具有很好的速度响应,并具有良好的鲁棒性.     

基于幂次趋近律滑模观测器的永磁同步电机控制

针对传统滑模观测器存在严重的高频抖振以及转子位置和电机转速估算精度不足等问题,使用一种基于幂次趋近律的新型滑模观测器,提高了转子位置和电机转速观测精度,抑制了系统的高频抖振。通过设计新型的分段函数替代传统滑模观测器的切换函数,并引入幂次趋近律结合到新型滑模观测器的切换函数中,提高了滑模趋近速度,消除了反电动势中的高频谐波,减弱了传统滑模观测器的高频抖振,同时对用于转子位置和电机转速估计的锁相环进行改进,消除了转速变化对于电机转子位置估计的影响,提高了转子位置观测精度。仿真结果表明,基于幂次趋近律的新型滑模观测器,削弱了系统的高频抖振,提高了电机转速和转子位置的观测精度,具有良好的控制性能。     

基于神经网络状态观测器的反演控制在双关节机械手控制中的应用

提出了一种基于改进的BP神经网络的自适应状态观测器,该类观测器无需系统的精确模型即可得到收敛于真实状态的状态观测值。利用Lyapunov直接法分析了基于状态输出误差的状态观测器的稳定性。然后,将状态观测器与反演控制器分开设计,以实现观测器得到的速度估计值代替实际速度,避免了实际应用中对速度信号的测量。最后通过对二关节机械手系统的仿真与比较,说明该控制方法的有效性。     

基于改进滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

针对永磁同步电机无传感器控制中传统滑模观测器(SMO)在估计转子转速和转子位置时存在严重的抖振现象,提出一种改进的滑模观测器控制系统.采用积分滑模面代替传统的滑模面,以提高电流误差值收敛到零的速度,增强系统的抗干扰能力;采用边界层可变的分段幂函数代替传统的符号函数,并引入随系统自适应变化的滑模增益,结合双幂次趋近律设计...     

基于高阶滑模的PMSM无传感器控制

针对传统永磁同步电机(PMSM)无传感器控制存在的超调量大、抖振明显,易受负载扰动影响的现象。提出一种基于高阶滑模的控制策略,结合超螺旋算法(STA)和任意阶算法设计出新型高阶滑模控制器,将新型的控制器分别应用于速度控制器、状态观测器和扭矩观测器,用饱和函数代替符号函数,同时采用积分滑模面和模糊控制对控制系统进行优化。系统使用状态观测器和锁相环(PLL)获取转子位置信息,并通过扭矩观测器将观测值前馈补偿至速度控制器。经过模拟仿真表明该高阶滑模控制系统可以有效地抑制超调和抖振,提升转子位置的估算精度,同时大大提升了系统的抗干扰性和鲁棒性。     

交流伺服系统无速度传感器模糊控制策略研究

永磁电机驱动伺服系统在提高机床加工能力方面表现出较高的潜力,目前工业普遍采用的PID控制系统不能自适应外界大干扰激励,在环境突变情况下控制效果差,影响工件加工质量。为解决这个问题,研究一种永磁电机驱动交流伺服模糊滑模变结构矢量控制系统。该系统采用id=0矢量控制策略,速度环应用等效滑模控制器来提高控制器自适应能力,并利用模糊控制优化滑模切换控制函数来消除滑模抖振;为了降低系统制造成本、减少系统结构复杂性,研究基于模糊观测器的伺服系统无速度传感器控制策略,利用模糊观测器从电机反电动势中提取转子位置和速度信号,从而省掉了传统的速度传感器。通过dSPACE半实物仿真平台对一台永磁同步电机(PMSM)进行实测,结果表明:所设计的交流伺服系统无速度传感器模糊控制策略能够在外界强烈干扰下自适应控制电机稳定运行,速度跟踪准确,鲁棒性好,控制性能比传统PID控制好。     

采用自适应超扭观测器的电液伺服系统故障重构研究

为克服电液伺服系统中故障分布的不确定性,设计一种自适应增益超扭滑模观测器,用于电液伺服系统对有界未知扰动的故障进行重构。通过对电液伺服系统进行分析,获取电液伺服系统非线性动力学方程。利用电液伺服系统非线性动力学方程,构造自适应超扭观测器,用于消除观测器增益的保守性,提高抖振削弱效果。将该自适应超扭观测器引入电液伺服系统的故障重构,克服故障分布的不确定性。实验结果表明:所设计的方法能够较好地对气缸位置以及气缸速度进行估计,估计结果准确度较高,而且没有较大的抖振现象,超调量也较小。说明所设计的自适应超扭观测器能够较好地适应故障的不确定性,减少抖振效应,从而能够较好地实现电液伺服系统的故障重构。     

PMSM分数阶滑模变结构MRAS仿真

针对永磁同步电机(PMSM)模型参考自适应控制系统(MRAS)中存在的抖振及转速估计精度低的问题,提出了一种分数阶滑模变结构MRAS转速辨识方法。首先建立了PMSM的参考模型和可调模型,利用参考模型和可调模型的电流输出误差来构造分数阶滑模面,其次设计了电机速度观测器,用Lyapunov稳定性理论证明了其可行性。最后利用MATLAB/SIMULINK软件搭建仿真模型进行仿真。仿真结果验证了PMSM分数阶滑模变结构速度观测器的有效性,具有更加精确地对转速进行跟踪的能力,有较好的鲁棒性。     

基于干扰观测器的泵控马达系统自适应模糊控制

针对非连续大惯量低频负载扰动下的泵控马达系统动态性能差的特点,提出了采用基于干扰观测器的自适应模糊控制.介绍了干扰观测器和自适应模糊控制器的设计方法.仿真结果表明,基于干扰观测器的自适应模糊控制器较单独的自适应模糊控制器或常规PID控制器对负载扰动表现出更强的适应性和鲁棒性,系统动态特性得到改善.     

采棉头液压系统负载前馈-反馈恒速控制

针对新型采棉机滚筒部分采棉头转速不稳定问题,以比例阀控马达恒速控制系统为研究对象,建立阀控马达系统的数学模型,根据此数学模型设计二阶自抗扰控制器,将扰动误差、系统未建模误差等记入系统总误差中,设计状态扩张观测器实时观测并通过非线性控制器直接补偿,然后再对负载干扰设计前馈控制器,补偿稳态误差.仿真结果表明:前馈+ADRC的复合控制效果更优,响应时间和超调量都有明显下降,具有很好的抗干扰能力和鲁棒性.     

基于改进新型无源观测器的机器人系统控制研究

为解决机器人系统控制稳定性问题,在经典无源观测器方法的基础上,采用改进的新型无源观测器,实现对机器人系统的控制.创建机器人的系统结构模型,外加输入力信号作为控制器的计算信号.针对经典无源观测器会发生能量积累的问题,提出改进的新型无源观测器方法.利用两个新的无源性观测器窗口无源性观测器(WPO)和重置无源性观测器(RPO...     

插入式永磁同步电主轴无传感器弱磁控制技术研究

为了提高电主轴的电流利用率和鲁棒性,在矢量控制的基础上,对插入式永磁同步电主轴进行研究。对最大转矩电流比控制的四阶方程进行标幺化处理,采用拟合曲线的方式对方程进行近似求解;利用弱磁调速扩展主轴的速度范围。通过滑模观测器估算电主轴转速,为了改善传统滑模观测器的抖振问题,将Sigmoid函数引进传统滑模观测器中,通过李雅普诺夫判据对所提策略的稳定性进行推导说明。以实验室中高速磨削电主轴FL170-20-15为例,通过以上算法搭建基于MATLAB的仿真实验平台进行实验验证,并分析该控制策略的效果。实验结果表明：采用该方法的高速磨削电主轴减小了滑模观测的抖振现象,提高了控制系统的鲁棒性。     

直线伺服6杆虚拟轴机床控制的研究

对永磁直线伺服电动机（PMLSM）驱动的6自由度虚拟轴机床提出了一种新的控制方法，该方法将杆间的耦合作用和负载扰动作为一个整体看作PMLSM动力学参数的变化，利用观测器对电机逆动力学模型进行观测，并结合由神经网络构成的IP位置控制器对加速度进行控制，从而提高了各杆的位度实现了精确的跟随控制，系统具有很强的鲁棒性。     

基于约束扰动观测器的感应电机鲁棒模型预测控制方法北大核心

针对感应电机在参数扰动条件下的高性能鲁棒控制问题,提出一种基于模型预测控制和扰动观测器的感应电机无偏速度控制方法。基于串级控制结构设计内环模型预测转矩控制器和外环鲁棒速度控制器。在考虑电机电流和电压约束的最小损耗及参数随转速变化的前提下,提出一种改进的连续控制集模型预测控制器(CCS-MPC)作为内环转矩控制器;将稳定化MPC方法与离散时域扰动观测器(DOB)相结合,在同时考虑参数不确定性和负载转矩的影响以及电机的转矩限制的前提下,设计外环鲁棒速度控制器,该速度控制器为内环转矩控制器提供参考转矩;通过给出相应的定理和推论验证所提出的转速控制器的鲁棒性;设计物理实验对所提控制方法进行验证。结果表明:在考虑电机转矩限制的条件下,所提出的控制方法具有良好的瞬态及稳态响应,且在负载转矩扰动下具有较好的鲁棒性。     

基于张力观测器的无传感卷绕系统的研究

传送系统中,对带材卷取张力和线速度进行独立控制的优化一直倍受关注。针对卷绕张力控制系统的特点,提出一种运用观测器得到的张力值作为调节器反馈构建张力闭环系统的方案,从而完成无传感器的反馈控制,节省机械设备成本,提高生产线的整体速度,减少传感器信号受干扰对产品质量的影响。仿真结果表明,该系统动态性能良好,而且具有较高的稳态精度。     

Tension control in hot strip process using adaptive receding horizon control

This paper presents a new looper–tension control scheme to minimize the tension variation between two stands in the hot strip finishing mill. The proposed control scheme is designed on the basis of a 5th order state space model for a looper system and composed of two main parts. First, a receding horizon control (RHC) feedback controller with a minimal-order disturbance observer (DOB) is employed to satisfy the constraints on the control input/state and guarantee the stability. The observer is also designed for attenuating the speed disturbances of the main motor. Second, a subspace-based state space system identification (4SID) model identifier is introduced to adopt the variation of system parameters. It is shown through simulation that the proposed control scheme satisfies the constraints on the control input/state, diminishes the tension variation for the parameter variation and the speed disturbances, and reduces the computational burden for the model adaptation as well.     

Rounding and stability in centreless grinding

The paper presents a method for selecting grinding conditions and assists researchers to understand the complex dynamics of centreless grinding. It overcomes the problem of deriving dynamic stability charts for particular geometries and difficulty of interpreting such charts to adjust work speed to overcome lobing problems. Classic dynamic stability charts cannot assess stability levels in proximity to integer lobes, a particular problem for centreless grinding. The paper overcomes these problems employing a simply calculated new dynamic stability parameter A_dyn. The new parameter A_dyn simplifies the optimisation of grinding variables including set-up geometry and work speed in relation to resonant frequency. It is difficult to interpret relative dynamic stability of centreless grinding by classical methods for different set-ups, work speeds and numbers of lobes. A new method is employed in this paper based on the well-established Nyquist stability criterion. The dynamic stability parameter A_dyn is based on the real part of the characteristic equation. It is easily computed and presented on a single chart for particular work speed, resonant frequency and for a wide range of numbers of lobes. The method clearly shows the effect on rounding strength both for stable and unstable conditions. Most authors computing dynamic stability charts have ignored positive down boundaries and negative up boundaries showing a lack of a comprehensive treatment for a situation that conflicts with recommendations for conventional positive up boundaries. The new method simplifies this problem.Small differences in set-up geometry and work speed selection can be easily assessed. The new method can be used as a diagnostic tool for adjusting grinding conditions to overcome roundness problems. The user is not constrained by a historic set-up range since there are practical situations where other set-ups are preferred such as small tangent angles for large and heavy work-pieces, and even negative tangent angle for some types of centreless machine.Previous research is reviewed to provide an understanding of the need for a new approach to stability. Practical implications are explained for selection of grinding conditions. The method is supported by reference to experimental results.     

Spacing characterization in Al–Cu alloys directionally solidified under transient growth conditions

We study spacing selection in directional solidification of Al–Cu alloys under transient growth conditions. New experimental results are presented which reveal that the mean dendritic spacing vs. solidification front speed exhibits plateau-like regions separated by regions of rapid change, consistent with previous experiments of Losert and co-workers. Quantitative phase-field simulations of directional solidification with dynamical growth conditions approximating those in the experiments confirm this behavior. The mechanism of this type of change in mean dendrite arm spacing is consistent with the notion that a driven periodically modulated interface must overcome an energy barrier before becoming unstable, in accord with a previous theory of Langer and co-workers.     

数控机床永磁同步电动机无位置传感器的直接转矩控制

在PMSM直接转矩控制系统中,通常需要转子位置信息来实现电机换相运行,难以用于一些特定的PMSM无位置传感器控制中。提出一种采用定子高频脉冲磁链注入实现PMSM无位置传感器直接转矩控制方法,设计基于电流模型的电磁转矩和定子磁链观测器,只需要实测电流信息就可以实现高、低转速通用控制。进一步为了实现磁链和转速的在线辨识,设计PMSM转子位置和转速观测器,并设计磁极判断判据,提高观测器观测精度,最后通过实验验证了所提方案的有效性和可行性。