基于软件观测器的无刷直流电机控制策略研究和实验

论文提出了一种基于软件观测器实现无刷直流电机的正弦波控制的策略。在无刷直流电机正弦波控制系统中,需要准确的检测电机的位置和速度,但仅仅依靠电机自带的霍尔传感器无法获得电机位置和转速的精确值。论文提出的软件观测器以无刷直流电机自带的开关型霍尔传感器输出信号为参考,通过软件对电机模型进行重构,从而计算出精确的电机转角和电机速度的观测值,实现无刷直流电机的正弦波控制。实验结果表明,该策略有效地提高了无刷直流电机控制系统的性能。     

无人机用无刷直流电机矢量控制系统设计

为了消除无刷直流电机的脉动转矩、振动和噪声大等缺点,使其满足无人机系统的需求,设计了一种基于滑模观测器的无刷直流电机矢量控制系统。该系统在使用双闭环矢量控制的情况下,加入了基于滑模观测器的无位置传感器,最后和无人机自驾仪进行连接。通过在无人机上的实际应用,该控制系统消除了无刷直流电机的脉动转矩,所设计的无位置传感器估计误差小、启动速度快、抖动小,适用于多种起飞方式。此外,其恒速运行平稳,加减速过渡平滑,可以满足无人机的高机动飞行要求,适合在无人机上使用。     

无刷直流电机无位置传感器控制的研究进展

在现代科技和生活中,无刷直流电机的应用十分广泛,提高其运行的稳定性、快速性和准确性具有重要意义。无刷直流电机的无位置传感器控制技术摒弃了传统的转子位置传感器,而采用算法实时估计转子的位置,在此基础上设计控制算法使电机按照期望状态运行,因此提高转子位置的估计精度和设计先进的控制算法成为改善电机控制系统性能的关键。鉴于此,对转子位置估计算法和无刷直流电机控制算法的研究进展进行了总结,并介绍了各种算法的优缺点和应用范围。     

无刷直流电机无位置传感器的矢量控制研究

无位置传感器的无刷直流电机控制技术在变频空调中的应用越来越广泛。在分析了无刷直流电机的无位置传感器矢量控制理论的基础上,提出了一种以XMC1300为控制核心的磁场定向矢量控制方法,并结合一种新的位置观测器检测转子位置,对该方案进行了软件和硬件的设计与实现。实验结果表明,该方法获得了噪音低、效率高、振动小、安全稳定的控制效果,具有重要的实际意义。     

模糊-PI无刷直流电机矢量控制系统实现

针对无刷直流电机在传统PI方波运行下存在鲁棒性差,转矩波动大和运行噪音等问题,通过推导BLDCM在d-q坐标系下的数学模型,结合模糊控制和矢量控制理论,提出了模糊-PI无刷直流电机矢量控制方法;通过搭建Simulink系统仿真模型,分析了模糊-PI矢量控制算法下的转矩和转速波形;利用基于主控芯片STM32F的矢量控制系统平台对所提出算法进行了测试。研究结果表明,模糊-PI无刷直流电机矢量控制算法在不同负载下具有较好的鲁棒性,并可以实现低转矩纹波、运动平滑、起动迅速、噪音小的运行效果。     

机器人关节无刷伺服器驱动控制系统设计

文中针对目前机器人关节伺服器微型化、智能化发展趋势,研制出无刷直流电机驱动集成电路,实现对无刷伺服器驱动控制。集成电路使用STM32F103系列芯片作为主控芯片,AO4606作为无刷直流电机驱动芯片,采用智能功率模块方波驱动无刷直流电机,提升了系统的集成度;结合控制器、上位机开发,以及霍尔传感器、位置检测器等传感器设计了一款机器人关节无刷伺服器驱动控制系统。通过优化控制算法对无刷直流电机进行转速、位置双闭环控制,结合硬件和软件实现无刷伺服器驱控一体设计,研制出无刷伺服器样机,最后搭建驱动控制系统实验平台。实验表明,研发的无刷伺服器及其驱动控制系统稳定可靠,可应用于多种机器人关节。     

基于遗传算法的无刷直流控制器的设计

针对传统PID控制的无刷直流电机调速系统整定不良﹑性能欠佳和对运行工况的适应性差的缺点,提出一种模糊PID与基因演算相结合的控制算法,对模糊控制规则进行优化,使其更加合理。依托TMS320F2812强大的软件处理能力和硬件支撑,应用于无刷直流电机调速控制系统中,并对转速和相电流进行了仿真验证。仿真实验表明,与传统的PID方法相比,有效地改善了系统的动静态性能。     

基于自抗扰控制的无刷直流电机换相转矩脉动抑制的研究

针对无刷直流电机在运动中会产生转矩脉动且转矩脉动会影响无刷直流电机运行的稳定性和可靠性的问题,结合现代控制理论,研究了无刷直流电机的数学模型,设计了一种基于自抗扰控制器的无刷直流电机换相转矩脉动抑制的方法。通过降低无刷直流电机的转矩脉动并且结合DSP高速运算处理器实现了其算法的控制,更好地提高了其稳态性能。采用自抗扰控制技术对无刷直流电机的换相转矩脉动进行了抑制。通过消除转速响应的超调,扩张状态观测器检测系统的相电流脉动以及用非线性状态反馈控制率对检测到的电流脉动误差值进行补偿抵消,以达到了抑制相电流脉动的效果,从而抑制了转矩的脉动。通过实验验证,自抗扰控制器比PI控制能够较好的抑制直流电机的换相转矩脉动,从而能够提高电机在运动中的稳定性。     

无刷直流电机模糊PID控制及建模仿真

基于对无刷直流电机(BLDCM)工作原理及数学模型进行的简要分析,在MATLAB软件的Simulink模块中,通过S-Function函数和Simulink独立集成模块,搭建出无刷直流电机控制系统仿真模型,对无刷直流电机控制系统进行速度环、电流环双闭环控制,使电机在仿真环境中能够正常运行.仿真控制系统采用模糊控制算法优化PID控制参数,仿真结果与理论分析基本吻合,验证了无刷直流电机模糊PID控制算法具有响应快、超调小等良好的控制性能.     

无刷直流电机性能测试研究

在分析无刷直流电机性能要求的基础上,确定了角度传感器、转矩常数等测试内容及其测试方法,构建了测试系统,通过实际测试,验证了测试精度,测试结果可作为无刷直流电机标定的依据。     

改进扰动观测优化轮毂电机无位置控制

为提高车体内置式轮毂永磁同步电机驱动系统的控制可靠性,针对传统扰动观测造成的噪声放大问题,提出基于改进扰动观测器的反电动势电机无位置传感器控制算法,算法将电流反电动势作为观测干扰量进行建模,以实现扰动准确估计,进而通过反正切估计转子的精确位置,同时基于转子速度进行位置误差补偿,实现无位置传感器电机的鲁棒控制,仿真实验表明,改进算法在在电机不同工况和负载下能准确估计转子位置,具有较好的适应能力和位置跟踪补偿能力,验证了算法的有效性。     

带ESO的ANFTSMC控制PMSM的新型MPTC无传感器控制策略

针对电动汽车中永磁同步电机传统控制策略对电机控制性能差的问题,提出了一种新型的自适应非奇异快速终端滑模模型预测转矩控制策略.设计了新型自适应指数趋近率,用性质更佳的双曲正切函数tanh()替换传统的切换函数sgn(),并构造了带ESO扰动观测的新型ANFTSMC作为系统转速控制器,消弱了抖振,提高了系统鲁棒性.为实现调速系统的无传感器控制,构造了基于tanh(Fal)的ESO转速观测器.与传统基于Fal函数的ESO相比,观测误差较小,观测精度较高.同时,针对预测转矩控制策略,提出了新型的目标函数构造方法,避免了权重系数的设计,并对传统电压矢量选择方法进行了改进与优化,减少了算法的计算量,结合所设计的新型控制器可有效提高系统的快速性,增加算法的实用性.     

基于滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制研究

针对永磁同步电机无位置传感器高动态性能控制问题,对传统矢量控制存在电流内环PI控制器对系统性能的影响以及传统滑模观测器中动态转子位置角估计不准、稳态转速估计不精确等观测器性能进行了改进,提出了一种基于改进滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制方法。根据永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,选择了电机d、q电流作为状态变量,利用前向欧拉法推导出永磁同步电机d、q轴电流的预测模型。通过实时评估价值函数选出使得下一时刻电流跟踪效果最好的电压矢量,将其对应的开关状态作用于逆变器。同时,推导表贴式永磁同步电机的滑模观测器模型并对其观测出的转子位置角和转速进行补偿,得到较为精确的估算值。最后将算法在Matlab/Simulink进行了仿真试验。研究结果表明:所提出的控制方法动态性能好、稳态精度高。     

基于滑模观测器的无传感PMSM驱动控制系统的研究

为了研发一种可以取代传统有位置传感器的无传感器PMSM驱动控制系统,在分析滑模变结构控制理论(SMC)及永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上,建立起基于滑模观测器(SMO)的无传感PMSM矢量控制系统的数学模型,并搭建了采用id=0矢量控制策略的无传感PMSM矢量控制系统的仿真模型并进行仿真研究.结果表明,应用滑模...     

基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制

为解决永磁同步电机（PMSM）控制中机械式位置传感器带来的成本及可靠性等问题,将滑模观测器技术应用到PMSM矢量控制系统中。该系统采用滑模面及滑模等效控制方法,通过选择足够大的滑模增益,在观测电流和实测电流之间的误差上构建滑模面,对电机反电势进行观测以得到转子位置角,并基于Lyapunov稳定性判据对滑模观测器的收敛性进行了分析;建立了应用滑模观测器的PMSM无传感器矢量控制实验系统,设计了位置及速度滑模控制器。进行了1500r／min稳态及正负转速切换的角度估算实验,实验结果验证了该方法的有效性。研究结果表明,基于滑模观测器的无传感器控制策略能准确估计出PMSM的转子位置角,从而得到转子速度,且系统具有较好的动、静态特性。     

Implementation of a sliding-mode-based position sensorless drive for high-speed micro permanent-magnet synchronous motors

Due to issues such as limited space, it is difficult if it is not impossible to employ a position sensor in the drive control of high-speed micro PMSMs. In order to alleviate this problem, this paper analyzes and implements a simple and robust position sensorless field-oriented control method of high-speed micro PMSMs based on the sliding-mode observer. In particular, the angular position and velocity of the rotor of the high-speed micro PMSM are estimated using the sliding-mode observer. This observer is able to accurately estimate rotor position in the low speed region and guarantee fast convergence of the observer in the high speed region. The proposed position sensorless control method is suitable for electric dental handpiece motor drives where a wide speed range operation is essential. The proposed sensorless FOC method is implemented using a cost-effective 16-bit microcontroller and tested in a prototype electric dental handpiece motor. Several experiments are performed to verify the effectiveness of the proposed method.     

直流无刷高速电机驱动电路设计及改进

采用无传感器无刷直流低速电机专用调速控制芯片ML4425,设计制作了航模用直流无刷高速电机的控制器。针对目前航模用直流无刷电机速度高的特点,对用于直流无刷低速电机的传统ML4425控制系统中的相关环节进行了改进,尤其是电机的启动、驱动和保护部分。简化了航模用直流无刷高速电机的控制系统,减少了成本。     

基于全速域混合控制的同步磁阻电机无传感器矢量控制系统

针织大圆机的特殊运动状态要求其驱动电机具有较大的启动和带载能力以及较高的稳态运行精度,同步磁阻电机是一种应用于针织大圆机的理想电机,但现有同步磁阻电机无传感器控制,存在转子位置估计误差大、速度切换不平滑等问题。对此,提出一种基于全速域混合控制的同步磁阻电机无传感器矢量控制系统,零速和低速时采用脉振高频电流注入法,通过在估计坐标系的d轴注入一个幅值恰当的高频电流信号,使用估计q轴的高频电压信号估计转子位置;中速和高速时采用模型参考自适应法,通过建立数学模型并对其进行稳定性分析来估计转子位置;为了实现零速和低速到中高速的速度切换,提出一种改进的过渡区域融合观测方案,采用正弦型饱和函数代替传统的线性切换函数进行位置融合。为了验证方案的有效性,搭建了平台进行测试。由结果表明,该方案启动过程带载能力强,切换过程平滑且稳定,稳态运行过程波动小,是一种较适合大圆机电机驱动的无传感器矢量控制方法。     

基于自适应全阶磁链观测器的直接转矩控制系统

基于模型参考自适应理论，采用自适应全阶磁链观测器观测定子磁链和辨识转速，并结合模糊控制，利用Matlab／Simulink构建了无速度传感器直接转矩控制系统。     

基于CMAC神经网络PID控制算法控制直流电机的仿真研究

传统的PID控制算法对控制参数难以适应,抗干扰能力差,对直流电动机进行控制时速度较慢、稳定性较差,为解决上述问题,文中提出了一种基于CMAC神经网络的PID控制算法来控制直流电动机,对PID控制参数进行自适应修改,仿真结果表明,该算法提高了系统的稳定性、响应速度、参数适应性和鲁棒性,改善了系统控制存在的稳态精度不高的问题。