初级永磁直线电机逆变器补偿无电流控制

为消除初级永磁直线电机无电流传感器控制中的电流跟踪误差,提出一种逆变器非线性补偿的新型无电流传感器控制策略。首先,根据实测电流和估测电流存在唯一对应关系,将正常动子视为参考动子,控制两台动子的估测电流保持相同,进而保证了实测电流的一致性;然后,在估测电流的计算中采用逆变器非线性补偿策略,削弱了估测电流和实测电流唯一对应关系中的误差项;最后,采用仿真实验测试所提容错控制的性能,结果表明,相比于现有控制策略,所提容错控制策略在稳态性能与瞬态性能上均更优,具有更广的工程应用前景。     

永磁同步电机-虚拟电流环控制技术的研究

首先从永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)无电流传感器的角度出发,提出了虚拟电流环控制方案。在分析了永磁同步电机数学模型的基础上,得出采用电流估算方式来重构反馈电流,以此来实现永磁同步电机转速、电流的双闭环控制。搭建了系统仿真模型和硬件实验平台,仿真及实验结果表明控制系统采用该方案后有效地实现了电机响应速度快、控制精度高的良好控制性能,从而验证了该方案的可行性和合理性。     

初级永磁直线电机双动子电流镜像容错控制

为解决双动子无电流传感器控制算法存在参数依赖性高、鲁棒性差等问题,提出一种电流镜像容错控制(current mirror fault-tolerant control,CMFC)策略,在仅采用单动子相电流传感器的条件下完成两台级联动子的控制。双动子系统中动子1为正常动子,采用传统的有限集模型预测控制(finite control set-model predictive control,FCS-MPC)完成电流的跟踪控制。动子2为故障动子,所有电流传感器均发生故障。CMFC控制将动子2虚拟电流与动子1的虚拟电流作为FCS-MPC控制器的输入并完成电流跟踪控制。通过完成两台动子的虚拟电流跟踪,由镜像原理实现两台动子的实际电流跟踪。理论分析和仿真实验证明了CMFC控制能实现动子2实际电流的稳定控制,且具有鲁棒性高的特点。     

基于DSP交流永磁同步直线电机矢量控制系统

在比较旋转电机和直线电机两者区别的基础上,分析了交流永磁同步直线电机结构特性。并就直线电机的特殊性给出了交流永磁同步直线电机调速的矢量变换控制方法,做出了基于DSP的控制系统的硬件和软件设计。     

永磁低速直线同步电动机研究

文章介绍了永磁低速直线同步电动机的基本结构、工作原理和特点 ;分析了设计电机宽度时应考虑的问题 ;给出该种电机部分参数 ,如动子漏磁导、交轴电枢反应电抗和直轴电枢反应电抗等的计算式     

永磁同步直线电机模型预测控制系统设计研究

为了提升永磁同步直线电机作业参数预测精度,改善电机模型控制效果,对电机模型预测控制器作业原理展开探究,提出预测控制系统设计研究。该系统利用预测模型获取电机作业参数数据,经过反馈校正,采取.滚动优化处理,生成电机作业控制命令。系统测试结果显示,本电机模型预测控制系统能够较为精准的识别电机作业速度,最大误差为003m/s,达到模型预测精度要求,并且电机作业控制达到了操控标准,可以作为电机作业控制辅助工具。     

无源多动子永磁同步直线电机定位方法研究

为实现永磁同步直线电机系统中对多个无源动子的绝对定位,设计了基于双磁道的短磁栅、长传感器定位方案。双磁道包括增量式磁道和绝对式磁道,每个磁道中的短磁栅为永磁体阵列,长传感器内霍尔阵列由线性霍尔芯片组成,且长传感器包含多个线性霍尔阵列。其中,增量式磁道采用区间查表方式计算位移增量,绝对式磁道采用连续位移编码方式识别绝对偏移量。定子传感器数字信号输出的霍尔芯片阵列与主控MCU之间通过总线方式连接,且信号处理和传输均在MCU中进行,简化了硬件电路。结果表明,无源多动子绝对位置传感器具有不同应用场景便于移植的特点,使无源动子的定位更灵活。     

基于黑洞多目标进化算法的永磁直线同步电机优化设计

应用一种改进的黑洞多目标进化算法(MOBH),实现对圆筒型无槽无铁芯直线永磁同步电机(LPMSM)的多目标优化设计.黑洞进化算法在不同Pareto区域的收敛速度、种群多样性、种群收敛性和亚种群获取等方面具有良好的性能.在分析无槽无铁芯圆筒直线电机的电磁解析模型和MOBH算法基础上,建立电机推力、推力体积比、铜损(效率)...     

基于永磁同步直线电机的新型滑模控制策略研究

针对永磁同步直线电机参数的非线性引起的波动力以及滑模控制中的抖振问题,设计了一种基于新型滑模控制策略的电流环控制器.该方法利用积分滑模面消除静差,并且采用新型"趋近律加滤波器"的方法解决了传统滑模控制的抖振与趋近速度相矛盾的问题.详细分析了波动力产生的原因,然后介绍了新型的滑模控制策略加滤波器,验证了控制器的稳定性.仿真结果验证了设计方法的有效性.     

Systematic design of current control system for permanent magnet synchronous motors

This paper presents a systematic system design procedure of the current control system for permanent magnet synchronous machines (PMSM). Through the linear quadratic optimization design for the first order plus time delay plant controlled by a PI controller, a set of empirical formulas are found for the controller gains and the resulting closed-loop system characteristics. A systematic design procedure for the PMSM current control system is developed based on these empirical formulas, which results in a system design optimized for the chosen optimization criterion and yet with low hardware requirements including a low digital sampling rate and a low PWM update frequency.     

永磁同步直线电机初始位置检测的研究

研究永磁同步直线电机初级和次级相对初始位置的检测原理及实现方法.通过直线电机坐标系的变换探讨直线电机的磁场分布,以及直线电机的电角度与位移的关系.推导d轴的电角度计算公式.提出一种使用绝对式光栅尺和FPGA器件来检测初始位置的方法,实现直线电机在任意位置的启动.     

永磁同步电机的模型参考自适应反步控制

基于转子磁场定向坐标系下的永磁同步电机(PMSM)模型,提出一种PMSM的模型参考自适应反步控制方法.该方法采用线性参考模型来给出控制系统的性能规范,通过定义虚拟控制和选择适当的Lyapunov函数来保证整个系统的稳定性,进而导出系统控制律及参数自适应律.系统可在电机参数变化和负载扰动的情况下,渐近跟踪参考模型给出的转速和定子电流信号.仿真结果证实了该方法的有效性.     

基于电流偏差的永磁同步电机滑模电流解耦控制

永磁同步电机(PMSM)矢量控制的目标是使PMSM表现优良的动态性能和稳态性能, 为解决同步旋转坐标 下dq轴电流存在耦合, 同时传统解耦方法在电感参数失配时解耦效果不佳的问题, 提出一种基于电流偏差的永磁 同步电机滑模电流解耦控制方法. 该方法在电流偏差解耦控制电机模型的基础上, 保证系统的良好的动态性能, 并 充分利用偏差解耦结构的灵活性, 引入新的Z控制函数, 设计滑模控制律, 使其运动在滑模阶段, 并且呈非线性光滑 特性, 以保证系统滑动模态, 抑制抖振, 从而实现dq轴电流较好的解耦效果, 同时提高系统在整个运动过程中因参数 摄动和外在扰动的鲁棒性, 保证系统的动态性能. 通过对传统解耦方法和新方法的仿真和实验对比分析, 验证所提 方法的可行性和有效性.     

非均匀气隙永磁同步电机的自适应混沌同步

提出了一种非均匀气隙永磁同步电机(PMSM)混沌系统的同步控制方法. 首先通过多时标变换, 将转子磁场定向坐标系下的PMSM模型, 变换成一种简单的无量纲模型. 之后采用相图和分岔图的方法, 对PMSM的混沌动态行为进行了分析. 指出了倍周期分岔是非均匀气隙PMSM通向混沌的主要途径. 最后基于Lyapunov稳定性理论,设计自适应控制器, 实现了PMSM系统的混沌同步. 数字仿真结果验证了理论分析的正确性和控制方法的有效性.     

Nonlinear tracking control for sensorless permanent magnet synchronous motors with uncertainties

The recent advanced solution in Marino, Tomei, and Verrelli (2013) to the tracking control problem for sensorless IMs with parameter uncertainties is translated on the basis of letter swap connections between the models of (nonsalient-pole surface) permanent magnet synchronous motors (PMSMs) and induction ones (IMs). The (stability proof-based) nonlinear adaptive position/speed tracking control for sensorless PMSMs (with simultaneous estimation of uncertain constant load torque and stator resistance), which is accordingly obtained by exploring and decoding the design paths in Marino et al. (2013) and which surprisingly represents a simple generalization of the controller in Tomei and Verrelli (2011), constitutes an innovative solution to the related open problem. Illustrative experimental results are included.     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机重复学习控制

本文针对非参数不确定永磁同步电机系统,提出一种基于扩张状态观测器的重复学习控制方法,实现对周期期望轨迹的高精度跟踪.首先,将永磁同步电机中的非参数不确定性分为周期不确定与非周期不确定两部分.其次,构造包含周期不确定的未知期望控制输入,并设计重复学习律估计未知期望控制输入并补偿系统周期不确定.在此基础上,设计扩张状态观测器,估计系统未知状态和补偿非周期性不确定,进而提高系统鲁棒性.与已有的部分限幅学习律相比,本文提出的全限幅重复学习律可以保证估计值的连续性且能够被限制在指定的界内.最后,基于李雅普诺夫方法分析误差的收敛性能,并给出仿真和实验结果验证本文所提方法的有效性.     

永磁直线同步电动机推力波动抑制策略

永磁直线同步电动机自身存在的推力波动是阻碍其获得平稳的速度响应的一个重要因素,如何抑制推力波动的影响是系统控制器设计中必须考虑的一个问题.本文在分析了直线电动机推力波动特点的基础上,对其进行了测量.然后通过对推力波动测量结果进行频谱分析,找出其所包含的主要谐波,建立了推力波动的数学模型.最后基于所建立的模型,对推力波动进行了前馈补偿.当速度环采用滑模控制时,用实验验证了该方法的可行性.实验结果表明对推力波动进行建模和前馈补偿可以显著地改善速度环的响应性能.当系统以0.1m/s运行时,稳态速度波动范围下降到1.83%.     

Adaptive learning control design for robotic manipulators driven by permanent magnet synchronous motors

On the basis of the ideas recently presented in Tomei and Verrelli (Tomei, P., and Verrelli, C.M. (2010 Tomei, P and Verrelli, CM. 2010. Learning Control for Induction Motor Servo Drives with Uncertain Rotor Resistance. International Journal of Control, 83: 1515–1528. [Taylor &; Francis Online], [Web of Science ®] , [Google Scholar]), ‘Learning Control for Induction Motor Servo Drives with Uncertain Rotor Resistance’, International Journal of Control, 83, 1515–1528) and Marino et al. (Marino, R., Tomei, P., and Verrelli, C.M. (2011 Marino, R, Tomei, P and Verrelli, CM. 2011. Robust Adaptive Learning Control for Nonlinear Systems with Extended Matching Unstructured Uncertainties. International Journal of Robust and Nonlinear Control, Early View, doi: 10.1002/rnc.1720 [Google Scholar]), ‘Robust Adaptive Learning Control for Nonlinear Systems with Extended Matching Unstructured Uncertainties’, International Journal of Robust and Nonlinear Control, Early View, doi: 10.1002/rnc.1720), we briefly show how the adaptive learning control design proposed in Liuzzo and Tomei (Liuzzo, S., and Tomei, P. (2009 Liuzzo, S and Tomei, P. 2009. Global Adaptive Learning Control of Robotic Manipulators by Output Error Feedback. International Journal of Adaptive Control and Signal Processing, 23: 97–109.  [Google Scholar]), Global Adaptive Learning Control of Robotic Manipulators by Output Error Feedback, International Journal of Adaptive Control and Signal Processing, 23, 97–109) can be extended to robotic manipulators driven by nonsalient-pole (surface) permanent magnet synchronous motors. Unstructured uncertain dynamics (that is no parameterisation is available for the uncertainties) of the rigid robot with rotational joints are considered as well as uncertainties in stator resistances of the synchronous motors are taken into account. Two solutions with clear stability proofs are presented: a global decentralised control via state feedback and a semi-global control via output feedback. Output tracking of known periodic reference signals and learning of corresponding uncertain input reference signals are achieved. Available results in the literature are thus improved since no simplification concerning negligible electrical motor dynamics is used.     

考虑参数和负载不确定性的内置式永磁同步电机自适应反步控制

提出一种??_?? = 0 的内置式永磁同步电机的自适应反步控制方法. 通过定义虚拟控制变量和选择适当的Lyapunov 函数, 导出系统控制律及参数自适应律. 该方法能够根据自适应参数估计器实时估计出的负载转矩和定子电阻对控制输出进行动态校正, 从而提高转速控制精度和系统的抗扰能力. 仿真结果表明, 系统能够快速跟踪参考转速, 并对负载扰动和参数变化具有较强的鲁棒性.