卫星激光通信粗跟踪系统复合控制策略

针对卫星激光通信粗跟踪系统的跟踪稳定精度指标要求高的特点,建立了基于永磁同步电机直接驱动的粗跟踪系统模型并进行了跟踪稳定误差分析。在采用传统PID控制策略存在跟踪误差较大、动态性能较差等不足的基础上,提出了一种基于粗跟踪系统的改进型前馈复合控制策略。从理论上分析了前馈复合控制策略提高了粗跟踪系统的动态性能,为降低跟踪稳定误差提供了改善方案。地面实验验证结果表明,与传统控制策略相比,改进型复合控制策略极大地降低了系统的动态跟踪误差,动态跟踪误差由606μrad降低至13μrad(1δ)。进一步的在轨实验也验证了改进型复合控制策略的合理性和先进性,总体指标满足了卫星激光通信终端的极高精度要求。本文所提出的控制策略对其他高性能跟踪伺服系统设计也具有较大的借鉴意义。     

基于DSP的永磁同步电机交流伺服控制系统

基于DSP的永磁同步电机交流伺服控制系统,由TMS320F2812、外围接口电路及功率回路组成.系统采用以位置和速度调节为控制外环,以空间矢量控制的电流调节为内环的三闭环控制.位置环实现精确位置控制,速度环实现快速跟踪,电流环实现快速动态响应.转子初始位置由霍尔传感器识别,并在转子开始转动后进行校正.     

永磁伺服系统电流环带宽扩展研究

分析了数字控制系统中延迟的产生原因和影响因素。基于永磁同步电机数学模型,建立了加入数字控制系统延迟的永磁伺服系统电流环数学模型。分析了电流环带宽与电流采样和PWM更新时序之间的关系。针对改进即时更新方式在开关器件的开关频率变高的情况下采样延迟比增加、带宽提升效果下降的问题,提出了一种基于开关状态的电流延迟补偿分段式PWM更新方式。该方法相比于传统电流更新方式对处理器性能要求更低,对使用了宽禁带开关器件的伺服系统同样适用。实验验证了该方法的可行性,相比于传统采样更新方式该方法可以将电流环带宽提高10倍。     

基于转矩补偿的永磁同步电机自抗扰控制研究

电动汽车永磁同步电动机( PMSM) 驱动系统运行在复杂多变的工况下,存在负载转矩扰动的问题。为减小负载转矩扰动引起的转速脉动,提高电动汽车抗干扰能力,提出了基于转矩前馈补偿的自抗扰控制(ADRC)策略。该控制方法使用自抗扰控制技术设计了速度控制器能实时补偿系统的扰动;并通过设计降维负载观测器来实时观测电机负载转矩变化,并将观测值反馈到电流环中,对负载扰动进行前馈补偿,增加了系统的抗干扰能力,提高了系统的鲁棒性。仿真结果表明,该方法可以增强系统的鲁棒性,提高系统的抗扰动能力。     

永磁同步电机常见故障建模与仿真研究

通过对永磁同步电机三相对称短路故障、匝间短路故障和开路故障三种常见电气故障电机绕组的理论分析,得到了三相稳态短路故障的约束条件。永磁同步电机数学模型在三种坐标系下各有优缺点,分别在三种坐标系下深入地对匝间短路故障和开路故障的数学模型进行了理论推导。利用MATLAB/Simulink平台对三种故障进行模拟和仿真,参照正常时仿真的工作波形对结果对比分析,仿真结果验证了分析方法和数学模型的正确性,并获得了永磁同步电机基本的故障特征信息。该理论基础也将有利于开展进一步的故障检测、故障容错等研究,其故障电机模型也可应用于电机模拟器等领域。     

基于遗传算法的外转子PMSM齿槽转矩优化

永磁同步电动机具有较好的动态性能以及较高的功率密度,但由于永磁体与铁心之间会发生相互作用而产生齿槽转矩,导致永磁同步电机的输出转矩发生波动,因此永磁同步电机的齿槽转矩的优化显得极为重要。为了削弱齿槽转矩,使用解析法分析并选择了一系列与齿槽转矩密切相关的参数,再采用了一种改进的遗传算法结合有限元法对永磁同步电动机的齿槽转矩进行优化。优化结果表明,与原设计相比,使用该算法优化能明显削弱永磁同步电机的齿槽转矩,且不会对电机的输出转矩产生过大的影响。     

Simulation Study on On-Line MTPA/MTPV Trajectory Tracking in PMSMs with Power Management

Abstract

This paper proposes an on-line maximum torque per ampere (MTPA)/maximum torque per voltage (MTPV) trajectory tracking method in permanent magnet synchronous machines (PMSMs) with power management. The on-line MTPA/MTPV machine current trajectory tracking algorithm is developed from PMSM model. Maximum source current and machine current are regulated to enhance hardware protection during machine current trajectory tracking. The maximum source current management is achieved by iterating within the current trajectory tracking algorithm over continuous torque command modifications based on power flow analysis, and the maximum machine current management is achieved by torque command limiting based on current angle modulation. Different from the existing techniques in literature, the proposed method has an unique feature of providing on-line regulation of source current, while maintaining on-line MTPA/MTPV trajectory tracking in PMSMs. It also provides machine and inverter overcurrent regulation to enhance their protection. In addition, the proposed method is flexible to tune and does not require off-line calibration. The effectiveness of the proposed method is confirmed by simulation results in MATLAB.     

基于有限集电流预测控制的永磁同步电机转矩脉动抑制

永磁同步电机(PMSM)磁场定向控制策略鲁棒性差、动态响应速度慢,一般需要复杂的PID参数整定方法,并且很难在较大的速度范围内通过固定的一组PI参数获得较优的静动态性能。为了解决上述难题,提出一种有限控制集电流预测策略用于PMSM的电流环控制,该方法直接处理离散开关状态集合而无需复杂的空间矢量调制过程,利用快速转矩响应通过电流偏差构造价值函数对电机负载切换时转矩脉动进行优化。对控制延时进行补偿减小电流谐波畸变降低稳态转矩脉动。仿真结果表明:与传统的磁场定向控制方法相比,所提方法具有更好的静动态性能,且在低速、高速时该方法均可以有效的减小定子电流波动,抑制了电机的转矩脉动。     

基于改进滤波器的无传感器永磁同步电机新型滑模观测器设计

为了改善传统滑模观测器(SMO)无传感器永磁同步电机(PMSM)高频抖振问题,提高无传感器PMSM观测性能,在传统SMO的基础上采用Sigmoid函数作为切换函数以减小抖振。同时,通过低通变截止滤波器和卡尔曼滤波器组合的级联滤波器进行滤波以去除高频信号,并降低测量噪声和测量误差,最后运用锁相环技术(PLL)提取电机转速信息和位置信息。采用MATLAB/Simulink仿真的手段来验证改进的SMO有效性和可行性。仿真结果表明,采用改进的SMO比传统SMO具有更高质量的观测信号,并且控制系统动态和静态性能较好。