基于自抗扰技术的无轴承异步电动机SVM-DTC控制系统

针对无轴承异步电动机非线性强耦合的特点,结合自抗扰控制器技术、空间电压矢量调制技术和直接转矩控制方案,用自抗扰控制器替代传统的PID控制器,设计了基于自抗扰技术的无轴承异步电动机空间电压矢量调制的直接转矩控制系统(SVM-DTC),解决了速度超调问题,通过转子磁链辨识,间接获得定子磁链、气隙磁链和转速的辨识。仿真结果表明,采用自抗扰控制器能有效减少超调量,提高响应速度,系统具有较好的动态性能,对负载扰动、电动机参数变化都有较强的鲁棒性。     

基于变截止频率的梯形离散磁链观测控制系统

为了解决直接转矩控制系统中永磁同步电机抗干扰能力差的问题,速度环采用自抗扰控制器取代传统PI控制器,移除自抗扰控制器中的跟踪微分器以提高系统信号的跟踪速率,并且通过引入负载观测器对速度环进行前馈补偿,减少自抗扰控制器的负担;同时考虑到电流采样时零漂产生的干扰,引入二阶高通滤波器对传统电压模型进行滤波操作,采用梯形离散法对二阶高通滤波器进行离散处理,提高观测器的观测精度,并设置滤波器截止频率跟随电角速度变化,提高系统的动态性能。最后仿真结果表明系统输出转速超调小,输出磁链、转矩精度高,具有良好的抗干扰能力。     

基于非线性自抗扰控制的双闭环PMSM速度控制策略研究

针对在传统PI控制策略下永磁同步电机伺服系统中存在转速易超调和抗扰能力差等问题,提出一种基于非线性自抗扰控制的双闭环永磁同步电机速度控制策略。在速度环和电流环中将传统的PI控制器替换为非线性自抗扰控制器,分别设计转速环和电流环的非线性自抗扰控制器。在转速环中,利用跟踪-微分器解决响应快速性和超调之间的矛盾;引入二阶扩张状态观测器,对扰动进行估计并补偿;通过非线性状态误差反馈控制律,提高系统的控制精度。在电流环中,通过引入自抗扰控制中最核心的扩张状态观测器,减小未知扰动对系统的影响。仿真结果表明,系统具有响应快、无超调、抗扰能力强的特点,对负载、转速变化具有较强的鲁棒性,验证了该控制策略的有效性。     

基于电动汽车的永磁同步电动机模糊自抗扰控制研究

针对纯电动汽车用永磁同步电动机动态数学模型的研究,为减小电动汽车在行驶过程中的转速脉动,提高电动汽车抗干扰能力和速度快速跟踪,提出基于模糊和自抗扰控制的直接转矩控制策略。该系统模糊部分代替了传统DTC(直接转矩控制)控制中的滞环比较器和选择开关表,降低了磁链和转矩脉动,获得了更优越的性能。此外,采用自抗扰控制(ADRC)技术设计了速度控制器能实时补偿系统的扰动。仿真结果表明:基于模糊和自抗扰控制的直接转矩控制系统具有磁链和转矩脉动小、速度跟踪快和抗干扰能力强等优点。     

改进自抗扰的永磁同步电机直接转矩控制无传感系统研究

针对永磁同步电机直接转矩控制系统低速时传统电压模型对定子磁链估计不准确的问题,采用自抗扰控制技术中的扩张状态观测器对定子磁链和转速进行估计,提高观测精度并实现直接转矩控制系统的无传感器运行;对自抗扰调节器进行改进,简化调节器的结构并引入模糊控制对调节器参数进行优化,减少待整定参数并实现参数的自动调节。将改进的自抗扰调节器替代PI调节器用于速度调节,以提高系统的抗扰性;采用空间电压矢量调制替代传统的开关表和滞环比较器,使功率器件开关频率恒定,减小系统的磁链和转矩的脉动。仿真结果验证了算法的有效性。     

同步坐标下无刷双馈电机自抗扰控制

无刷双馈电机采用传统非线性比例积分微分控制器控制时,其速度和负载转矩动态响应性能不佳,自抗扰控制策略可加以改善。基于此,根据无刷双馈电机同步速旋转坐标系下的电压、磁链和转矩方程,采用模型参考自适应方法观测转子磁链在控制绕组中的分量;设计4个自抗扰控制器分别控制无刷双馈电机的控制绕组磁链、转速和定子电流,应用扩张状态观测器估算出系统的状态变量及其广义导数,实现电机的精确解耦。在MATLAB/Simulink环境下建立系统仿真模型并进行仿真分析,仿真结果表明,自抗扰控制策略可快速跟踪给定转速,受系统参数变化的影响较小,提高了系统的稳定性和鲁棒性。     

ADRC与转矩前馈补偿算法在永磁同步电机控制中的研究

由于永磁同步电机传统矢量控制系统速度PI调节器存在超调量与快速性难以协调、抗干扰能力和鲁棒性差等问题,提出一种运用自抗扰(ADRC)与转矩前馈补偿复合控制的新方法。该方法采用简化的ADRC取代速度调节器中传统的PI算法,同时采用负载转矩前馈补偿对电流环进行优化,全面提高PMSM矢量控制系统双环的抗干扰能力,实现动态和稳态特性的优化;通过Simulink搭建控制系统模型并进行仿真,结论表明,运用自抗扰与转矩前馈补偿复合控制可有效提高PMSM调速系统的抗负载抗干扰能力,同时解决了传统PI控制器快速性与超调量之间的矛盾,验证了该方法的可行性。     

基于自抗扰控制的交联电缆悬垂控制系统

交联悬垂控制系统是一个非线性、时变、强耦合多干扰的复杂控制系统,为提高悬垂控制系统的抗干扰能力和鲁棒性。提出一种基于自抗扰的悬垂控制策略。文中分别针对下牵引交流异步电机的速度环、电流环以及磁链还进行自抗扰控制器的设计,通过所设计的自抗扰控制器有效地提高了系统的悬垂控制精度。考虑到悬垂控制系统是一个非线性时延系统,时延的存在一定程度上降低了系统的控制性能。本文将史密斯预估技术引入到自抗扰控制器的设计中,设计了一种基于史密斯预估器的输出预估自抗扰控制器,有效地降低了时延的影响,提高了系统的鲁棒性和抗干扰性能。文中最后给出了仿真分析,仿真结果验证了所设计的复合控制器的有效性。     

基于二阶滑模的永磁同步电机SVMDTC

针对永磁同步电机空间矢量直接转矩控制中存在的磁链脉动大、转速超调大和转速动态响应速度慢等问题,提出基于Super-twisting二阶滑模控制理论将转速环、磁链环和转矩上的控制器全部换成Supertwisting滑模控制器。对所提出的控制理论利用MATLAB/Simulink仿真软件进行仿真验证。仿真结果表明所提出的控制理论能够成功抑制转速超调,实现提高转速、磁链和转矩的动态响应速度、抑制转矩和磁链脉动。     

PMSM的线性-滑模变结构直接转矩控制研究

为了改善永磁同步电机直接转矩控制系统的控制性能,提出将直接转矩控制与线性-滑模变结构控制相结合的策略,分别采用转矩、磁链线性-滑模混合型控制器取代了传统直接转矩控制中的滞环或PI控制器,该控制器通过调节增益实现线性控制与滑模开关控制的平衡关系。仿真及实验结果表明,这种控制策略不仅保留了线性控制响应快的特点,同时使系统具有强的鲁棒性,减小了磁链及转矩脉动,系统的动态、静态品质优良。     

一种非线性自抗扰控制的PMSM速度控制策略研究

针对永磁同步电机伺服系统中存在的抗负载扰动能力差和转速超调等问题,提出一种基于非线性自抗扰控制的新型PMSM速度控制策略。通过分析伺服系统的扰动机理,在速度环将传统的PI控制器替换为非线性自抗扰控制器。通过跟踪-微分器将给定转速平滑化,克服了响应快速性和超调之间的矛盾,提升系统响应能力;通过引入二阶扩张状态观测器,对外部扰动进行估计并补偿,提高系统的抗干扰能力;通过非线性状态误差反馈控制律,利用“小误差大增益,大误差小增益”的非线性控制,提高系统的控制精度。仿真结果表明,系统具有响应快、无超调、抗负载扰动能力强的特点,对负载变化、转速变化具有较强的鲁棒性,验证了该策略的有效性。     

具有效率优化计算的异步电动机自抗扰与滑模直接转矩控制

为了克服异步电动机直接转矩控制中转矩和电流脉动大等缺点,设计改进的自抗扰速度控制器取代传统的比例积分(PI)控制器。根据异步电动机的数学模型以及滑模变结构控制理论设计了一种基于转矩误差和磁链平方误差的新型滑模控制器。考虑电机运行过程中负载转矩未知问题,设计了一种基于Super-twisting算法的负载转矩观测器。Super-twisting定子磁链观测器的应用提高了观测精确度。通过效率优化计算得出稳态时最优定子磁链,并将其引入调速系统。仿真试验结果表明,该控制策略有效地减小了转矩和电流脉动,并且对外部扰动具有较强抑制作用,同时能够降低电机运行损耗,具有良好的动态和稳态性能。     

基于改进自抗扰控制的非对称六相双永磁同步电机串联系统控制

针对PI控制器存在的超调及跟踪速度慢的问题,以非对称六相永磁同步电机(PMSM)双电机串联系统为研究对象,采用自抗扰控制(ADRC)替代传统PI控制进行速度补偿,提高系统的抗干扰能力。基于传统自抗扰模块多参数整定的复杂性,引入遗传算法对其参数寻优,以最小超调量为优化判据通过交叉迭代的方式改进ADRC调节器。搭建基于改进ADRC的非对称六相双PMSM串联系统,并进行仿真。结果表明:与传统PI控制相比较,所用方法具备快速调节性能和精确的跟踪效果,同时可以削弱谐波电流的影响和转矩脉动,验证了所提控制策略的实用性。     

基于线性自抗扰控制的单相电力电子变压器整流级控制策略

针对电力电子变压器的非线性特性,传统PI控制的单相电力电子变压器整流级具有对参数变化敏感,响应速度慢,抗扰性能差的特点。提出了一种基于线性自抗扰控制(line active disturbance rejection control, LADRC)的电压环控制策略,该控制策略具有响应速度快、超调量小、鲁棒性强的特点。在仿真软件MATLAB/Simulink中通过搭建三级联H桥整流器模型进行仿真,并与传统PI控制器相比较,仿真结果表明所采用控制策略的优越性、有效性。     

基于Supertwisting滑模永磁同步电机驱动的转速和转矩控制

针对永磁同步电机(PMSM)空间矢量的直接转矩控制方案超调频繁、响应时间慢等问题,将传统的转速PI控制器和转矩PI控制器替换成Super-twisting滑模控制器,并从理论上证明了Super-twisting滑模控制器用在转速环和转矩环上能在有限时间内收敛。借助MATLAB/Simulink仿真软件研究了PMSM的转矩脉动,分析了其动态响应速度。仿真结果表明,在空间矢量直接转矩控制中采用Super-twisting滑模控制器与PI控制器相比有更小的转矩脉动,提高了动态响应速度并且解决了超调频繁的问题。     

基于二阶滑模自抗扰控制的道路融冰除雪系统水泵电机优化策略

针对道路主动融冰除雪喷淋系统的电机线性比例-积分(PI)控制策略控制效率低、精确性差的问题,提出了一种基于二阶滑模自抗扰控制(ADRC)技术的转速电流双闭环控制策略。建立了喷淋系统三相永磁同步电机(PMSM)的不确定性数学模型,根据电机转速动态模型设计了扰动观测器估测负载转矩和系统的不确定性并证明了其收敛性。同时,结合超螺旋滑模控制算法,设计了复合转速控制器调节电机转速。结果表明：所提的二阶滑模ADRC策略表现出较短的响应时间,且电机恢复至额定转速的调节时间比PI控制策略缩短60%,转速超调仅为PI控制策略的48%,鲁棒性更好,能够实现电机在扰动情况下的全速域运行,可提高喷淋系统的控制精度和速度。     

基于自抗扰迭代学习控制的双定子磁场调制电机转矩脉动抑制策略

与传统单层气隙电机相比,双定子磁场调制（FMDS）电机存在较大的转矩脉动。转矩脉动随转子位置的变化而周期性变化,从而导致速度脉动。针对周期性转矩脉动、快速性与超调性的矛盾以及外部不确定干扰的存在,提出一种基于自抗扰迭代学习（ILC-ADRC）的转速外环控制器。通过设定期望转速的过渡过程,避免了阶跃输入引起过大转速超调,降低了迭代学习的初始条件要求。设计线性扩张状态观测器(LESO)以简化参数调节。加入过去周期性的转速误差信息,以补偿转矩脉动。最后,利用状态误差反馈控制律生成控制信号。仿真结果表明,该系统响应快速、无超调,有效地降低了电机的转矩脉动。     

基于电磁转矩的永磁同步电机新型变结构PI控制方法

针对永磁同步电机(PMSM),在传统PI控制时易出现转速超调、冲击电流大、转速环抗负载扰动能力差等现象,通过对PMSM数学模型的推导分析以及基于PI控制理论,提出了一种基于电磁转矩的新型变结构PI(VSPI)控制方法。该方法是在传统PI控制VSPI的基础上,通过融合微分前馈控制以及引入转矩反馈量等闭环控制策略,较好地解决了转速超调以及系统的抗干扰性等问题,并给出了电磁转矩的电压电流混合观测模型结构以及计算方法,同时分析了开环增益变化给予系统稳定性的影响情况,最后通过仿真试验验证了该新型方法的可行性和有效性。     

一种基于自抗扰的永磁同步电机复合控制策略

为进一步提高永磁同步电机自抗扰控制器(ADRC)的调速控制性能,简化控制器参数整定的复杂程度,提出了一种复合ADRC控制策略。首先,速度环采用模糊参数整定的滑模自抗扰控制器,并分析了主要参数的整定方法。其次,设计了滑模转矩观测器,来估计实时的负载转矩。最后,设计电流环,采用有限集模型预测控制(FCS-MPC),对三相两电平电压源型逆变器的8种开关序列遍历寻优,并抑制转矩的脉动。仿真结果表明：该复合控制策略能有效提高永磁同步电机ADRC的控制性能,增强系统的抗扰动能力以及鲁棒性,控制性能优于传统的ADRC控制和PI控制。