永磁同步电机系统线性化H∞鲁棒控制

针对内埋式永磁同步电机伺服系统,研究了一种线性化H∞鲁棒控制方法。该方法基于微分几何理论,利用输入输出解耦线性化技术将系统模型转化为线性模型;然后采用最大转矩比电流控制策略增加系统的转矩输出能力;针对负载干扰设计了负载转矩观测器;最后基于线性化模型设计了H∞鲁棒控制器,提高系统对内埋式永磁同步电机系统参数变化的鲁棒性。仿真实验结果表明基于微分几何输入输出解耦H∞鲁棒控制伺服系统有较好的动态性能、抗干扰性能、跟踪性能和鲁棒性能。     

永磁同步电机伺服系统混合鲁棒方差控制

为了克服传统H∞鲁棒控制在控制系统设计中未考虑系统的动态特性和稳态精度的缺陷,探讨了H∞鲁棒控制在永磁同步电机伺服系统中的应用,建立了永磁同步电机伺服系统在参数摄动且存在干扰情况下的不确定线性模型,设计了一种混合鲁棒方差控制器。采用状态反馈鲁棒方差控制器作为主控制器,将系统的闭环极点配置于特定圆盘区域,保证系统良好的动态性能;通过干扰状态观测器实时估计系统负载转矩并补偿电流来提高稳态精度。仿真和实验结果表明:该混合控制策略在参数摄动和负载扰动的情况下具有快速的动态性能,相对于仅采用状态反馈鲁棒方差控制器,稳态精度由4%提高到0.5%,鲁棒性强,结构与算法实现简单。     

永磁同步电机转速伺服系统鲁棒控制器设计

利用基于信号补偿的鲁棒控制原理提出一种永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)鲁棒转速伺服控制器设计方法。将d-q轴下的PMSM模型转换为标称模型与不确定项和的形式,将模型参数偏差、负载转矩变化等均作为扰动包含在不确定项中,并称之为等价扰动。针对所建立的模型设计控制器,包括标称控制器和鲁棒补偿器两部分：标称控制器中包含了参考模型的信息,指定了系统的转速跟踪特性;鲁棒补偿器通过对等价扰动进行补偿来抑制转速跟踪误差。该文证明了闭环控制系统中的状态都会收敛到一个有界区域,且该收敛域的大小可通过鲁棒控制器的参数进行设定。通过在实际永磁同步电动机伺服系统上进行实验,验证了所提出的方法的有效性。     

电动汽车用永磁同步电机的H∞鲁棒控制

以电动小汽车的轮毂直驱方式为对象,基于永磁同步电机状态空间模型,设计了鲁棒控制器,应用于电动汽车驱动控制.将基于鲁棒控制设计的系统与基于最优控制的系统进行了比较.仿真结果表明,采用鲁棒控制的永磁同步电机系统响应速度快,控制性能好,对负载变化和自身参数扰动具有较好的鲁棒性,能够很好地满足电动汽车的性能要求.     

基于鲁棒H∞观测器的永磁同步电机转速估计方法

提出了一种基于鲁棒H∞观测器的永磁同步电机(PMSM)转速估计方法,建立了PMSM调速系统的非线性数学模型,以交轴电流ia作为输入信号,设计了状态反馈控制器,通过求解Riccati方程得到观测器的反馈控制律,确保鲁棒H∞观测器保持对目标实际状态的良好跟踪.将该算法在PMSM无速度传感器矢量控制系统中进行验证,仿真及实验结果表明,所提方法能够实现估计转速在全转速范围内良好地跟踪实际转速,在系统状态突变或负载扰动时,扰动抑制效果良好,并且对电机参数的变化具有较强的鲁棒性.     

六相永磁同步电机鲁棒自适应反步滑模容错控制

六相永磁同步电机具有低压大功率、转矩脉动小和容错能力强等优势,特别适合于船舶电力推进领域。针对六相永磁同步电机系统常见的定子绕组缺相故障,结合故障检测机制提出了一种基于零序电流中线补偿的缺相故障容错矢量控制结构,无需根据不同相绕组开路和中性点连接方式重新建立降维解耦的数学模型。为了解决绕组缺相故障引起的转速跟踪和转矩脉动问题,提出了一种鲁棒自适应反步滑模转速容错控制算法,利用自适应估计和鲁棒控制思想分别实时补偿系统存在的慢时变参数摄动和快时变负载扰动,实现了六相永磁同步电机缺相故障运行的转速高精度跟踪和扰动抑制特性。通过半实物仿真平台和绕组缺相故障模拟试验,验证了所提中线补偿策略和转速容错控制算法的有效性。     

永磁同步电机混合LQ—H∞控制研究

为了抑制永磁同步电机存在的参数摄动、负载扰动等不确定因素对系统性能的影响,该文提出了一种将线性二次型（LQ）最优控制同H∞鲁棒控制相结合的鲁棒跟踪控制策略。H∞控制作为抗扰调节器,保证系统的鲁棒性能,克服系统中存在的模型不确定性与外部干扰对系统性能的影响;LQ最优控制作为跟随调节器可以保证系统的跟踪性能。仿真结果表明,设计的LQ—H∞混合控制器对参数摄动和负载扰动具有较强的鲁棒性,而且系统具有较强的跟踪性能。     

基于神经网络的伺服系统负载转矩扰动辨识器设计

针对伺服控制系统负载转矩扰动的问题,基于永磁同步电机矢量控制基本原理,提出了一种负载转矩扰动辨识算法。并结合神经网络控制理论,采用两层神经网络设计了一种负载转矩扰动辨识器。采用DSP控制器搭建了伺服控制系统,同时给出了软硬件设计方法,最后针对电机转速响应特性进行了仿真实验并与传统控制方法比较。仿真结果表明:基于神经网络的伺服系统转矩扰动辨识方法能够有效地抑制负载扰动对系统的影响,提高了控制系统动态响应速度和跟踪性能。     

基于混合灵敏度永磁同步电机伺服系统H∞鲁棒控制

针对永磁同步电机伺服系统中存在的模型参数不确定性和负载扰动问题,引入H∞混合灵敏度设计方法设计了H∞鲁棒控制器,并讨论了加权函数的选择。利用MATLAB进行仿真研究的结果表明,采用H∞鲁棒控制器的永磁同步电机(PMSM)伺服系统较传统的PID控制的PMSM伺服系统具有更好的跟踪性能,鲁棒稳定性和抗干扰性能。     

基于反步鲁棒控制与改进跟踪微分器的PMSM无传感器控制

为了进一步提高永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)无传感器控制的观测精度,提出了基于反步鲁棒控制与改进跟踪微分器的PMSM无传感器控制方法。首先,建立了PMSM的数学模型。其次,以Sigmoid函数为基础,设计跟踪微分器,实现对PMSM转子转速和位置的观测。然后,为了提高系统的抗扰能力,将反步控制和鲁棒控制相结合,对PMSM调速系统设计了反步鲁棒控制器。最后,设计了双曲正切跟踪微分器对外部负载进行实时观测,并将其补偿给控制系统,达到降低负载扰动对电机转速影响的目的。实验结果表明,该观测器对电机转子转速和位置具有良好的观测效果,同时反步鲁棒控制也具有较高的控制精度,对负载有很好的抑制效果。     

永磁直线同步电动机的滑模-H∞鲁棒跟踪控制

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)提出一种将H∞鲁棒控制和滑模控制相结合的鲁棒跟踪控制策略,该控制策略解决了系统跟踪性能和鲁棒性能之间的矛盾.滑模跟踪控制器保证了快速跟踪性能;而H∞抗扰控制器抑制了闭环系统内的各种扰动(包括负载及直线电机的端部效应力等),并可以削弱滑模控制的抖振对系统稳态性能的影响.仿真结果表明该方案在保证伺服系统的快速性同时,对系统参数变化和阻力扰动具有很强的鲁棒性.     

基于混合灵敏度永磁同步电机伺服系统H∞鲁棒控制

针对永磁同步电机伺服系统中存在的模型参数不确定性和负载扰动问题，引入H∞混合灵敏度设计方法设计了H∞鲁棒控制器，并讨论了加权函数的选择。利用MATLAB进行仿真研究的结果表明，采用H∞鲁棒控制器的永磁同步电机（PMSM）伺服系统较传统的PID控制的PMSM伺服系统具有更好的跟踪性能，鲁棒稳定性和抗干扰性能。     

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。     

基于实时负载转矩反馈补偿的永磁同步电机变增益PI控制

为了减小负载转矩扰动对永磁同步电机转速的影响,对负载转矩扰动下永磁同步电机(PMSM)伺服系统数学模型的频域特性进行了研究,总结出负载转矩扰动和速度PI控制器参数之间的关系,提出了基于负载转矩反馈补偿的永磁同步电机变增益PI控制方案。变增益PI(VGPI)控制器根据转速信号中特定频率分量的变化,进行控制器增益的实时调节;同时采用FPGA器件设计并实现了基于Kalman滤波器的负载转矩观测器,能够对负载转矩扰动进行实时观测和补偿,提高了永磁同步电机伺服系统对负载转矩扰动的抑制能力。实验结果验证了控制策略的有效性。     

永磁直线同步伺服电机的零相位二自由度H∞鲁棒跟踪控制

针对永磁直线同步伺服电机(PMLSM)直接驱动伺服系统,提出了一种将零相位误差跟踪控制(ZPETC)和H∞鲁棒控制相结合的二自由度鲁棒跟踪控制策略,以解决系统的快速而精确的跟踪控制性能和抗扰性能之间的矛盾.零相位误差跟踪控制器保证了快速性,使系统实现准确跟踪;而H∞控制器克服了负载扰动等不确定性影响,保证了系统具有较强的鲁棒性能.仿真结果表明,该方案在保证伺服系统的快速精确跟踪性的同时,对系统参数变化和阻力扰动具有很强的鲁棒性.     

小转动惯量PMSM电流环二自由度内模控制

为改进小转动惯量永磁同步电机电流动态响应性能,建立考虑旋转反电动势和逆变器环节的永磁同步电机电流环三阶数学模型,以该数学模型为基础,设计小转动惯量永磁同步电机电流环二自由度内模控制器.并针对该电流控制系统的鲁棒性能与内模控制器参数、反馈滤波器参数都相关的问题,引入新的反馈滤波器,使两参数分别调节系统的动态跟踪性能和鲁棒...     

基于级联多电平逆变器的大功率异步电动机控制系统设计

针对大功率异步电动机的非线性、强耦合和多变量等特性,采用级联多电平逆变器结合自抗扰控制技术设计了一种大功率异步电动机直接转矩控制系统。利用载波移相脉宽调制方法获取级联多电平逆变器开关控制信号,以减少定子磁链和转矩的幅值脉动;通过速度控制器对负载扰动进行估计和补偿,以消除负载扰动引起的跟踪误差;基于自抗扰控制原理设计了速度控制器、转矩和磁链控制器;基于自适应控制原理设计了一种磁链观测器,用于定子磁链和转矩估计;最后,采用Matlab进行了仿真实验。仿真结果表明:基于级联多电平逆变器的大功率异步电动机直接转矩控制系统可以有效地消除负载、转速等参数突变对系统控制性能的影响,系统响应速度快、跟踪性能好以及具有较好的鲁棒性能。     

基于自抗扰控制器的PMSM无传感器控制

无传感器控制技术能够降低永磁同步电机(PMSM)控制系统的成本,同时提高可靠性。结合自抗扰控制器(ADRC),将负载转矩和摩擦转矩作为总扰动,设计一阶ADRC作为转速控制器;将电阻压降和反电动势作为总扰动,设计一阶ADRC作为电流控制器。利用电流环d轴ADRC中扩张状态观测量,结合锁相环(PLL)构造闭环控制估计转速和转角,实现无传感器控制。仿真和实验结果表明,系统能准确估计转速和转角,抗速度和负载扰动能力强,稳态和动态性能良好,对电机参数不敏感,鲁棒性强。     

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。     

永磁同步电机调速系统的一种新型二自由度控制器

在永磁同步电机调速系统中,基于扰动观测器的传统二自由度控制系统对阶跃输入的跟踪性能与其抗扰性能之间存在耦合,因此控制器的参数整定过程比较复杂。提出了一种新型二自由度控制器。这种新型控制器利用更高一阶的扩张状态观测器取代传统控制器中的扰动观测器,同时对转速和扰动转矩进行观测。利用观测的转速和扰动转矩分别作为反馈量和前馈补偿量,从而实现系统跟踪性能与抗扰性能的完全解耦,进而简化控制器的参数整定过程。最后通过实验验证了所提方法的有效性和实用性。