基于负载转矩滑模观测的永磁同步电机滑模控制

为了减小负载转矩扰动对永磁同步电机(permanentmagnet synchronous motor,PMSM)控制系统的影响,提高系统抗扰能力,提出一种以转速和负载转矩为观测对象的扩展滑模观测器,以实际转速与观测转速之差构成滑模面,负载转矩观测结果由负载转矩实际值和经过滤波后的抖振信号组成,当滑模运动发生后转矩观测误差渐进收敛到零。设计了基于指数趋近律的PMSM滑模控制(sliding-modevariable structure control,SMC)系统,将观测的负载转矩进行前馈补偿,以克服负载时变对控制性能的影响。实验结果表明,该观测器可准确地观测负载转矩,采用的前馈补偿方案对系统负载扰动有较强的鲁棒性,并且SMC固有抖振现象得到了有效抑制。     

基于负载转矩观测器的PMSM抗负载扰动控制策略

为提高永磁同步电机转速环的抗扰特性,本文提出一种基于转矩电流前馈补偿的永磁同步电机抗负载扰动控制策略,在转矩电流中加入负载转矩的补偿。为此,在降阶负载转矩观测器的基础上,提出一种改进型的观测器,在原有积分环节中加入比例环节对负载转矩进行实时观测,能有效提高负载转矩观测的收敛速度。仿真和实验结果表明负载转矩的观测具有一定的实时性,引入转矩电流的前馈补偿可以提高永磁同步电机转速环的鲁棒性。     

永磁同步电机负载转矩观测器

负载转矩的扰动会影响永磁同步电机控制系统的性能,测量或者观测负载转矩并用作前馈补偿,形成二自由度控制器可以减小负载转矩扰动的影响。本文研究分析了几种实用的永磁同步电机负载转矩观测器,可以根据测量的电流、机械位置和转速等准确观测负载转矩,不增加额外的硬件设备。全阶负载转矩观测器还可以根据机械传感器的输出量观测准确的转子位置和转速,代替了传统的转速计算方法,避免了微分计算,减小了测量噪声和离散误差的影响。以基于Kalman滤波器的负载转矩观测器为例,对观测器和前馈补偿的性能进行了仿真和实验验证。     

基于负载转矩观测器的永磁同步电机积分滑模控制

为实现永磁同步电机的高精度控制,设计了一种积分滑模控制器。针对负载扰动问题,设计了一种改进的龙伯格负载转矩观测器。通过将观测值反馈至滑模控制器中,实现了对转矩电流的补偿。仿真实验表明,该负载转矩观测器能有效跟踪实际负载变化,且滑模控制器在负载变化时能有效维持转速的稳定性。     

基于负载转矩观测器的直驱式永磁同步电机新型速度控制器设计

为减小采用传统PI速度控制器控制时直驱式永磁同步电机转速的超调量,提出了一种新型速度控制器。同时,针对负载转矩和电机参数变化等扰动因素对系统控制性能的影响,设计了负载转矩观测器,并将观测的转矩值转换为负载电流引入到电流调节器的输入端,对新型速度控制器的输出进行补偿。仿真与实验结果表明,所提出的新型速度控制器可有效减小转速的超调量,提高转速的跟踪性能和系统的抗负载扰动能力;设计的负载转矩观测器能够对负载转矩进行准确的观测;采用的负载转矩前馈补偿控制方法进一步提高了系统的抗负载扰动能力,验证了该文所提基于负载转矩观测器的新型速度控制器的正确性和有效性。     

大型直驱风电机组快速响应控制策略

提出基于电压前馈解耦电流矢量控制策略,设计转动惯量在线辨识及负载转矩实时观测器,并将实时观测的负载转矩补偿于电流控制环,既消除耦合项的影响、减小电流跟踪误差,又加快了转速控制响应速度、进一步提高转速控制精度。以2 MW永磁直驱风电机组作为研究对象,采用MATLAB/Simulink对所提控制策略与PI电流反馈解耦控制进行仿真对比,并对转动惯量在线辨识及负载转矩实时观测进行了仿真验证。验证证明了所提策略的正确性、可行性和有效性。     

负载扰动观测的PMSM滑模无速度传感器控制

在永磁同步电机(PMSM)滑模观测器(SMO)无速度传感器控制系统中,负载转矩的变化会对控制系统估计转速的性能产生影响。针对这一问题,提出了一种利用扰动观测器估计负载转矩并进行电流前馈补偿的方法。该方法首先通过SMO估计出的电机转速和交轴电流构造负载转矩观测器,然后再利用负载转矩估计值对负载扰动进行补偿。实验结果证明了所提出的方法不但能准确估计出负载转矩,而且减小了负载转矩变化对估计转速性能的影响,改善了系统的抗负载扰动能力。     

基于改进型扰动观测器的PMSM抗扰动控制研究

负载转矩扰动及转动惯量变化会对永磁同步电机(PMSM)控制造成影响,为提高系统响应速度以及抗干扰能力,减小负载扰动对控制性能的影响,将观测的负载转矩前馈补偿至转矩电流中,改进滑模速度控制器中指数趋近律函数.设计一种改进型扰动观测器,在传统扰动观测器中加入可变增益算法,针对负载扰动引起系统转动惯量变化的问题,结合模型参考...     

基于扩展Kalman滤波器的PMSM高性能控制系统

扩展Kalman滤波器考虑了系统噪声和测量噪声的影响,是一种基于最优控制理论的非线性估计方法.本文提出一种新型的用于永磁同步电机(PMSM)的基于扩展Kalman滤波器(EKF)的状态观测器,可以把有限精度的光电码盘信号的量化误差考虑为测量噪声,从而可以精确观测转子位置和转子转速.电机不需要知道转子初始位置就可以起动.该状态观测器还可以观测负载转矩,利用观测的负载转矩形成对给定转矩的前馈补偿,可以大大改善负载转矩波动过程中的转速控制性能.在轻负载时永磁同步电机定子电流较小,因此电流测量过程中的噪声和干扰对系统性能的影响就非常明显.Kalman滤波器可以有效消除电流测量值中的干扰和测量噪声,提高系统在轻载时的性能.仿真和实验结果验证了该系统的性能.     

基于负载观测的永磁同步电机非奇异快速终端滑模控制

针对永磁同步电机矢量控制系统易受电机参数变化和负载扰动影响的问题,提出了基于负载观测的非奇异快速终端滑模控制策略。设计了非奇异快速终端滑模速度控制器替代了传统PI调节器,提升了系统鲁棒性,同时引入负载转矩观测器对负载实时观测,并将观测值作为电流前馈补偿,提升了系统抗负载扰动能力。仿真结果表明:与PI控制相比,所提控制策略有更快的响应速度,对负载扰动有较强的鲁棒性。     

基于前馈补偿的永磁同步电机自抗扰控制

针对负载转矩扰动对永磁同步电机(PMSM)控制造成的影响,提出了一种基于前馈补偿的PMSM自抗扰控制(ADRC)策略。通过线性自抗扰控制(LADRC)改进传统PID控制器快速性和超调之间的矛盾,并且通过引入负载转矩前馈补偿的方法,将负载转矩观测器观测到的转矩按比例反馈到电流环中,在负载转矩发生突变时进行补偿。仿真结果表明,增加了前馈补偿的LADRC系统对PMSM的控制效果明显优化,有效地抑制了因负载转矩突变引起的转速波动,验证了所提策略的有效性。     

永磁同步电机调速系统二阶滑模控制器的设计

在表贴式永磁同步电机调速系统中,针对经典PI控制中超调大、鲁棒性差、易受负载扰动等问题,设计一种基于二阶滑模算法的控制器,采用积分型滑模面,通过李雅普诺夫函数证明了其在有限时间内收敛,将其应用于转速控制环节,具有对内部参数变化不敏感的优点;并针对负载扰动问题,设计一种负载转矩观测器,将负载转矩观测值补偿到电流中,减小了负载扰动对系统的影响。仿真和实验结果表明,该控制方法能改进永磁同步电机的调速性能,响应速度快且无超调,系统鲁棒性强。     

永磁同步电机自适应滑模负载观测器研究

为提高同步电机驱动系统抗外部负载突变干扰的能力,基于Popov超稳定理论和滑模变结构控制理论提出一种负载转矩观测器,应用于永磁同步电机转速电流双闭环调速系统中,为转速控制器提供实时的转矩信息.其中选取永磁同步电机自身作为参考模型,选取永磁同步电机转速模型作为可调模型,利用负载转矩的估计误差构造基于积分分离理论的滑模面.系统仿真实验表明:减弱了转矩观测值的抖振;能快速准确检测出负载转矩的初始值和工作过程中常见的突变、冲击、波动这三种类型的转矩变化;通过引入转矩观测器,增强了系统的抗干扰能力.     

带有负载转矩观测器的PMSM自适应反步控制

针对永磁同步电机(PMSM)的非线性特点,引入了反步控制方法。该方法设计过程简单,且能够实现PMSM控制系统的完全解耦,控制效果明显优于传统的PI控制方法。考虑到在电机运行过程中电阻易受温度变化而改变阻值,提出了自适应方法与反步法相结合的控制策略,克服了参数改变对系统稳定性能的影响。设计了一套负载转矩滑模观测器来降低负载实变对速度的影响,将辨识的转矩引入电流环控制中实现电流的前馈补偿。仿真结果表明,自适应反步控制与负载观测器相结合能够有效提高控制系统的动态响应速度,使系统具有较强的鲁棒性。     

压缩机用永磁同步电机转速脉动抑制方法

为改善永磁同步电机(PMSM)驱动压缩制冷系统在低速运行时的转速特性,提出一种基于滑模观测器的控制策略。当压缩机处于变工况运行时,为减小负载转矩突变对PMSM控制系统的影响,提高系统抗扰动性能,使用滑模观测器对负载转矩进行观测,并将观测的转矩进行前馈补偿,以克服转矩瞬态变化对转速控制特性的影响。通过仿真和实验验证了所提控制方案的有效性和可行性。     

基于负载转矩观测器的PMSM前馈变补偿策略

为提高永磁同步电机(PMSM)的抗扰能力,改善其无位置传感器控制系统中因参数变化导致转速估算精度降低的问题,这里提出一种基于负载转矩观测器的PMSM前馈变补偿控制策略.基于卡尔曼滤波器设计负载转矩观测器与参数辨识器,对负载转矩、交轴电感和转子磁链进行在线辨识,并将辨识参数用于更新负载转矩观测器和前馈补偿系数中的参数变化,以消除因参数变化导致的估算误差.仿真和实验结果表明所提方法可提高系统的鲁棒性和转速估算精度,变补偿系数也使得系统拥有自适应前馈补偿能力,证明了所提策略的有效性.     

基于新型趋近律的永磁同步电机滑模速度控制

系统惯性和切换开关的时间滞后造成了滑模控制系统的抖振问题。为了解决该问题,提高永磁同步电机调速系统的动态品质,设计了新型趋近律。趋近律引入了系统状态变量绝对值的反正切函数,减小接近滑模面时的速度。用变边界层饱和函数代替常规的符号函数,使滑模面附近沿滑模面的运动更平滑。负载转矩是滑模速度控制器中的一个扰动项,采用以转矩和转速为观测对象的扩展滑模观测器对负载转矩进行观测,将观测值引进滑模速度控制器进行前馈补偿,进一步提高控制系统的抗扰性。仿真结果表明,改进后的趋近律在减小滑模面趋近时间的同时,有效地削弱了系统的抖振。负载转矩观测器在负载阶跃变化时能够进行准确的跟踪。相较于传统的指数趋近律滑模控制,基于新型趋近律的滑模控制响应速度快、无超调、抗扰性强,能够实现永磁同步电机良好的调速动态品质。     

基于EKF的永磁同步电机无位置传感器控制

针对伺服控制中需要安装机械传感器的问题,提出了采用扩展卡尔曼滤波器设计永磁同步电机无位置传感器控制系统。扩展卡尔曼滤波状态观测器能够对转子位置角和转速以及负载转矩进行估算,并将估算的负载转矩对q轴电流调节器进行前馈补偿。考虑到转动惯量与负载转矩密切相关,采用模型参考自适应控制方法对转动惯量进行辨识。实验结果表明基于以上方法所设计的永磁同步电机控制系统具有良好的控制性能。     

基于滑模观测器的无轴承永磁同步电机无速度传感器矢量控制

为解决无轴承永磁同步电机矢量控制系统中传统机械式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其控制系统中。该系统采用滑模面及滑模等效控制方法,并基于转矩绕组观测电流和其实测电流差值构建滑模面,观测电机反电动势,从而实现转子位置角及转速的精确估算。利用MATLAB仿真软件构建了无速度传感器运行仿真系统,对电机转速、转角信号进行辨识。仿真结果表明:滑模观测器的转角、转速信号辨识精度较高,并能满足无轴承永磁同步电机无速度传感方式的稳定悬浮运行要求。     

交流伺服系统转动惯量在线辨识及负载转矩观测

伺服系统转动惯量的变化会影响伺服控制性能,为提高伺服性能需要对转动惯量进行在线辨识。在详细介绍两种永磁同步电机转动惯量实时辨识方法的基础上,提出了融合模型参考自适应算法和负载转矩观测器的混合观测模型。该混合观测模型采用模型参考自适应算法在线辨识电机转动惯量,建立降阶负载转矩观测器,实时观测负载转矩和粘性摩擦系数。仿真实验验证了该方法的有效性。