带参数辨识的自适应二阶滑模观测器PMSM无传感器矢量控制

针对表贴式永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统, 提出一种具有电机参数在线辨识的基于Super-twisting algorithm的自适应二阶滑模观测器.在两相静止坐标系下,将模型参考自适应方法与基于Super-twisting algorithm的二阶滑模方法相结合,实现反电动势的准确估计.采用李亚普诺夫理论证明观测器的稳定性,并由李亚普诺夫稳定性方程推导定子电阻和转子转速的自适应律.在同步旋转坐标系下,采用二阶滑模观测器估计永磁磁链,并将其输入位置跟踪观测器估计转子位置.该算法充分抑制了滑模抖振,同时避免了低通滤波和相位补偿环节的使用,转子位置检测不受定子电阻和永磁磁链变化的影响,具有较强的鲁棒性.仿真结果验证了所提出算法的有效性.     

基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制的研究

简要论述滑模观测器的理论基础,根据PMSM的数学模型,建立基于滑模观测器的PMSM无传感器控制的系统模型。根据滑模观测器原理,通过电机的定子电压和相电流估算出电机的转角和转速。利用MATU姬工具建立无位置传感器的永磁同步电动机调速系统的仿真平台,仿真实验检验滑模观测器法的有效性。在采用DSP2812的伺服控制平台上,验证滑模观测器法的正确性和可行性。实验结果表明滑模观测器法具有良好的动静态性能。     

基于滑模观测器的PMSM控制系统研究

针对永磁同步电动机（PMSM）的特点,选用鲁棒性好、控制算法简单、易于工程实现的滑模观测器方法对电动机转子位置和速度进行估计。结合PMSM的数学模型与矢量控制理论,建立基于MATLAB/Simulink的无传感器PMSM矢量控制系统的仿真模型,并进行系统性能仿真分析,仿真结果验证了基于滑模观测器的无传感器控制方法的正确性与可行性。     

永磁同步电动机新型滑模观测器无传感器控制

由于传统滑模观测器算法存在固有抖振, 根据永磁同步电动机的数学模型, 设计了一种新的滑动模态观测器转子位置自检测控制算法; 切换函数采用饱和函数代替开关函数; 选择合适的边界层厚度以削弱抖振; 将反电动势估算值反馈到定子电流的观测计算中, 通过选择合适的反馈值来提高低速时转子位置角的估算精度和高速时系统的稳定性. 为了简化驱动系统的硬件结构以提高滤波效果, 设计了一个截止频率可随转子转速变化的低通滤波器对延迟进行补偿. 以1台表面式永磁同步电动机为对象进行实验, 实验结果表明, 这种新型滑模观测器对电机参     

基于滑模观测器的SPMSM位置速度估计

针对面装式永磁同步电机(SPMSM)无传感器的控制问题,提出了一种基于改进滑模观测(SMO)和锁相环(PLL)相结合来估计转子位置和速度的新方法。改进滑模观测器采用S型函数对静止坐标系下反电动势(EMF)分量进行估算,提取转子位置和速度信息,有效减小了运用传统滑模观测器估算反电动势所带来的抖振现象,估算的反电动势通过锁相环(PLL)解耦得到准确的转子位置和速度。构建了Lyapunov函数,证明了改进滑模观测器的收敛性,解决了无位置估计算法中鲁棒信差、算法复杂的问题。通过使用ST(意法半导体)的STM32F10X-128K-EVAL电机开发套件和Matlab仿真,对该方法做了详细验证。实验结果表明,该方法能够准确获得电机转速和转子位置的观测值,构成的无传感器矢量控制系统稳态精度和动态性能良好且易于工程实现。     

PMSM有效磁链滑模观测器及转矩精确控制

为了改善轨道交通永磁同步电动机转矩控制的性能,提出了一种改进的有效磁链滑模观测器,实现了永磁同步电动机的精确转矩闭环控制。采用有效磁链的概念,建立了基于有效磁链的内置式永磁同步电机数学模型;在[α-β]静止坐标系建立了有效磁链的滑模观测器,并基于滑模等值控制方法实现了有效磁链的观测,进而进行转矩的实时估算,以此和转矩给定值形成精确转矩闭环控制。通过仿真验证该方法的可行性和有效性。结果表明提高永磁同步电动机的转矩控制精度,改善了轨道永磁同步电动机控制系统的性能。该方法不仅适用于内置式永磁同步电机,而且适用于表贴式永磁同步电机。     

永磁同步电动机混沌系统光滑二阶滑模控制

提出基于二阶滑模的控制方法控制永磁同步电动机（PMSM）中的混沌现象。利用Lyapunov函数构造了一种新的滑模面,能保证在滑模面上系统状态在有限时间内稳定到原点。控制器的设计采用了光滑二阶滑模方法,控制输入为光滑的函数,能有效消除抖振现象。仿真的结果也验证了控制方法的有效性。     

基于改进型滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

永磁同步电机无位置传感器控制技术通常使用滑模观测器观测反电动势,进而获取转子位置和速度信息.为提升滑模观测器的性能,本文设计了一种改进型自适应超螺旋滑模观测器.首先,文章在超螺旋滑模观测器结构中增加观测误差的线性项,以提高观测器的动态性能.接着,为解决观测器增益在不同速域下参数不匹配的问题,本文提出一种观测器参数自适应调整策略,提升了观测器参数鲁棒性.在此基础上,采用同步参考系滤波器滤除输出信号的高次谐波,进一步提高观测精度.最后,仿真结果表明,与传统方法相比,本文提出的方法观测性能更好,鲁棒性更强.     

刮板输送机永磁同步电动机无位置传感器控制

传统转子磁链观测器受直流扰动和谐波扰动的影响无法准确估计转子磁链,进而基于转子磁链的永磁同步电动机无位置传感器控制方法无法准确估计转子位置。针对该问题,提出了一种基于三阶广义积分磁链观测器的刮板输送机永磁同步电动机无位置传感器控制策略。通过引入三阶广义积分磁链观测器,能有效抑制高次谐波分量,稳态时可完全消除转子磁链中的直流分量,且对基波的幅值和相位没有任何影响,从而准确估计转子磁链,提高转子位置估计精度。仿真结果验证了该控制策略的正确性和有效性。     

基于滑模观测器的永磁同步电机矢量控制

本文提供了一种基于滑模观测器的永磁同步电机矢量控制系统的实施方案.设计一滑模观测器,对永磁同步电机的转子位置角和转速进行实时在线估算,实现电机的闭环调速运行.仿真结果表明,本文提出的这种滑模观测器对系统参数摄动、外干扰以及测量噪声具有的极强鲁棒性,有效地改善系统的动、静态运行性能.     

基于模糊滑模控制器和两级滤波观测器的永磁 同步电机无位置传感器混合控制

针对传统带有滑模观测器的永磁同步电机控制系统中的转矩脉动大、抖振明显、反电动势估计精度差等 问题, 在速度环提出了基于双曲正弦函数的新型趋近率, 结合模糊控制思想对趋近率参数实现自整定, 设计了一种 基于新型趋近率的模糊积分滑模速度环控制器; 同时, 在滑模观测器中提出基于变截止频率低通滤波器和修正反 电动势观测器的两级滤波结构来抑制反电动势中的高频分量和纹波分量, 并对转子位置进行合理补偿, 设计了两级 滤波滑模观测器; 通过Lyapunov判据对本文提出的控制策略的稳定性进行了推导证明. 仿真结果表明, 与传统滑模 观测器相比, 本文控制器可使电机在启动和受到外部扰动时系统响应良好.     

基于扰动观测器的PMSM同步协调滑模控制

针对在负载扰动情况下多永磁同步电机控制系统出现电机转速不同步的问题,提出了基于扰动观测器的永磁同步电机同步协调滑模控制策略。从单电机高性能控制策略和三电机耦合结构角度出发,首先,在矢量控制基础框架下,设计了基于非线性负载转矩观测器的积分型滑模速度控制器,构成了单电机高性能矢量控制调速系统;其次,提出了一种基于PI速度补偿器的偏差耦合控制结构,相比传统的偏差耦合控制结构能较好地实现在负载扰动下三电机的转速同步协调运行。最后通过仿真验证了方法的有效性。     

一种用于异步电机矢量控制的新型滑模转子磁链观测器研究

针对异步电机矢量控制需要实现定、转子电路解耦的一个关键问题是准确地观测转子磁链.提出了一种以异步电机在两相同步旋转坐标系下的定子电流和转子磁链为状态变量的基于滑模变结构思想的转子磁链观测器,对滑模变结构输入控制信号的设计使得滑模运动速度与轨迹和滑模面的距离相关联,并利用李亚普诺夫理论证明了算法的收敛性.通过仿真表明,该方法具有较高的转子磁链观测准确度,对转子电阻的变化具有很强的鲁棒性,能够改善异步电机矢量控制调速系统的动静态性能.     

基于ESO的永磁同步电机伺服系统快速终端滑模控制

为了优化永磁同步电机(PMSM)伺服系统的控制性能, 本文提出了一种基于非奇异快速终端滑模控制(NFTSMC)和扩张状态观测器(ESO)的复合控制策略. 论文首先建立了考虑集总扰动的永磁同步电机数学模型, 根据所定义的非奇异终端滑模面和趋近律, 设计了位置跟踪控制器, 所设计的控制器采用非级联结构替代了传统的位置环和速度环控制器, 并通过李亚普诺夫定理证明了稳定性和有限时间内收敛. 为了进一步提高系统的抗扰动性能, 本文引入了扩张状态观测器来估计系统扰动并将其应用于前馈补偿. 然后, 文章对系统整体进行了稳定性证明. 最后,文章完成了基于所设计控制器的仿真和实验验证. 结果表明, 该控制器具有良好的位置跟踪性能且收敛速度快, 对外部干扰具有强鲁棒性.     

A Robust Backstepping Sensorless Control for Interior Permanent Magnet Synchronous Motor Using a Super‐Twisting Based Torque Observer

In order to achieve high‐performance speed regulation for sensorless interior permanent magnet synchronous motors (IPMSMS), a robust backstepping sensorless control is presented in this paper. Firstly, instead of a real mechanical sensor, a robust terminal sliding mode observer is used to provide the rotor position. Then, a new super‐twisting algorithm (STA) based observer is designed to obtain estimates of load torque and speed. The proposed observer ensures finite‐time convergence, maintains robust to uncertainties, and eliminates the common assumption of constant or piece‐wise constant load torque. Finally, a sensorless scheme is designed to realize speed control despite parameter uncertainties, by combining the robust backstepping control with sliding mode actions and the presented sliding mode observers. The stability of the observer and controller are verified by using Lyapunov's second method to determine the design gains. Simulation results show the effectiveness of the proposed approach.     

考虑滑模抖振的永磁同步电机反电势双级观测器

针对传统反电势滑模观测器抖振造成的永磁同步电机转子位置检测、转速估算不准确问题,在传统初级反电势滑模观测基础上,提出一种新型反电势双级观测器.通过构造反电势状态观测方程,滤除初级滑模观测器输出反电势高频纹波分量,以获得更为平滑与准确的反电势最优值,采用Lyapunov稳定性理论证明收敛性.同时,考虑观测器增益系数以及低通截止频率的给定,根据实时转速反馈选取观测系数,使得观测系数跟随转速变化获取最优观测值,设计变截止频率降低处理器对低通滤波器相位补偿的计算.对比仿真和实验结果验证了改进双级观测器算法的有效性和实用性.     

Backstepping Control of Speed Sensorless Permanent Magnet Synchronous Motor Based on Slide Model Observer

This paper presents a backstepping control method for speed sensorless permanent magnet synchronous motor based on slide model observer. First, a comprehensive dynamical model of the permanent magnet synchronous motor(PMSM) in d-q frame and its space-state equation are established. The slide model control method is used to estimate the electromotive force of PMSM under static frame, while the position of rotor and its actual speed are estimated by using phase loop lock(PLL) method. Next,using Lyapunov stability theorem, the asymptotical stability condition of the slide model observer is presented. Furthermore, based on the backstepping control theory, the PMSM rotor speed and current tracking backstepping controllers are designed, because such controllers display excellent speed tracking and anti-disturbance performance. Finally, Matlab simulation results show that the slide model observer can not only estimate the rotor position and speed of the PMSM accurately, but also ensure the asymptotical stability of the system and effective adjustment of rotor speed and current.     

An extended observer-based robust nonlinear speed sensorless controller for a PMSM

This work focuses on the problem of observer-based robust speed sensorless control of a 3-phase permanent magnet synchronous motor (PMSM). Nonlinear design techniques are employed for designing robust speed controller and observer that are able to withstand the effects of modelling uncertainties and load variations. A new cascaded observer scheme is proposed comprising a continuous sliding mode observer (SMO) and an extended high-gain observer (EHGO). The proposed cascaded observer reduces chattering, exhibits reasonable insensitivity to modelling inaccuracies and is capable of withstanding errors due to the finite boundary layer of continuous SMO. For the robust speed control, an integral sliding mode controller is designed that yields fast and accurate speed tracking performance even in the presence of bounded uncertainties and external disturbances. The complete scheme has been evaluated using simulations and experiments.     

用于永磁同步电机的一种非奇异高阶终端滑模观测器

本文提出一种高阶非奇异终端滑模观测器,用来估计永磁同步电机控制系统的转子位置和转速．采用高阶非奇异终端滑模观测器,使得控制系统不必外加低通滤波器,就可获得平滑的反电动势估计值,进而,根据反电动势方程,求解出转子位置和转速．和传统滑模观测器相比,高阶非奇异终端滑模观测器避免了反电动势估计值的相位滞后,提高了转子位置和转速的观测精度．仿真结果表明,高阶非奇异终端滑模观测器具有快速收敛性及更高的跟踪精度,同时消除了系统的抖振．