无位置传感器永磁无刷直流电机的起动控制研究

针对无位置传感器无刷直流电机存在的起动问题,根据无刷直流电机的起动换相时刻与直流母线电压直接相关的特点,提出一种插值起动方法。该方法首先通过改变母线电压值,采集相应的起动换相时刻数据样本。在离线情况下,以母线电压为输入,换相时刻作为输出,拟合出两者之间的3次样条插值函数。开环起动时,该方法能够准确计算出任意母线电压下电机的起动换相时刻;闭环起动时,随着PI调节器控制的母线电压有效值的变化,系统通过插值函数在线修正换相时刻,从而保证电机准确换相。起动完毕后,由软件将系统切换到反电势运行状态。仿真和实验表明,提出的插值起动方法,广泛适用于无位置传感器无刷直流电机的开环、闭环以及相应情况下的带负载起动。

基于绕组电感变化特性的无刷直流电机无位置传感器控制

在具有凸极结构转子的无刷直流电机中,受转子凸极效应的影响,绕组的自感和互感随转子位置呈近似正弦的周期性变化,导致三相端电压在非导通期间的波形随转子位置呈现有规律变化。该文以此出发,分析了非导通相的端点电压在PWM斩波周期内的跳变值随转子位置的变化规律,并阐述了利用此规律进行运行状态下换相位置估计的方法,并与铁心的饱和效应相结合,提出一种新的在静止状态下进行转子位置区间估计的方法。实验结果表明,用所提出的方法能在静止和低速状态下可靠地估算出转子位置,与实际的误差很小,验证了方法的可行性。

基于改进型滑模观测器的无刷直流电机无位置传感器控制

为实现无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)无位置传感器控制,该文提出一种改进型的线反电势滑模观测器,为减少系统的抖振,该观测器引入了一种光滑的双曲正切函数,使得控制系统不必外加低通滤波器和相位补偿模块就可以获得平滑的线反电动势估计值,进而避免了反电势估计值的相位滞后。文中将估计得到的线反电势信号对应为3个虚拟霍尔信号,直接获得6个离散的换相信号,从而无需固定相移电路和相移角的计算。仿真和实验表明,该文所提出的方法能够准确估计BLDCM的线反电动势,实现了BLDCM无位置传感器控制。

基于遗传整定的永磁交流伺服系统模糊免疫PID控制器

提出了一种基于遗传整定的模糊免疫PID控制器,并将其应用于永磁交流伺服系统之中。该控制方法将生物免疫反馈机理与模糊控制相结合,由一个常规的PID控制器和一个免疫型比例控制器顺序串联实现,其中免疫比例控制器的非线性函数由模糊推理实现,PID及免疫比例控制器中的参数由遗传算法实现自寻优。利用功能强大的仿真工具Matlab/Simulink对交流伺服系统进行仿真,控制器算法简单,易于实现。结果表明,该控制方法具有响应速度快、鲁棒性强等优点,显著提高了系统性能。

基于UKF算法的无刷直流电机转子位置和速度的估计

针对无刷直流电机(BLDCM)非线性严重而导致控制困难的问题,利用无轨迹卡尔曼滤波(UKF)算法设计了观测器,以估计无刷直流电机的转子位置和角速度.分析了在BLDCM系统负载变化、负载扰动、参数变化以及低转速情况下的估计结果,同时讨论了噪声统计参数的变化对估计效果的影响.由此可知,良好的估计效果与UKF算法中各个参数的设置有重要的关系.仿真和实验结果表明,该转子位置观测方法可以比较正确地给出电机换相信号,实现电机的无位置传感器控制.

超声波电机模糊-PI双模自适应速度控制

行波接触型超声波电机与传统电磁型电机截然不同 ,其驱动力矩并非由电磁感应产生 ,而是由压电陶瓷超声频域的振动转化而来。参数的时变性、系统内在的非线性、系统的强耦合性等原因导致其动态和稳态数学模型难以获得。在未知控制对象精确参数及数学模型的情况下 ,提出了超声波电机的模糊 -PI双模速度控制策略 ,系统根据工作状况随时调整控制模式。实验表明 ,系统较好地实现了设定的速度参考模型的自适应跟踪 ,具有控制灵活、适应性强的优点 ,又具有较高的控制精度。

矩阵变换器-永磁同步电机驱动系统滑模变结构控制

为了抑制电网电压不平衡的影响,在矩阵变换器-永磁同步电机(MC-PMSM)驱动系统电流控制器设计中引入滑模变结构控制(SMC)策略,取代传统的比例-积分(PI)控制器。分析了电网电压不平衡对矩阵变换器(MC)输出电压的影响,并针对这种扰动和电机参数摄动,建立了永磁同步电机的解耦数学模型(扰动模型);在此基础上,选取积分滑模面和指数趋近律,设计滑模变结构电流控制器。实验结果表明,本文提出的滑模变结构控制策略有效地抑制了电网电压扰动情况下电机电流的波动,效果优于传统控制策略,且控制器参数调节简单,易于实现,具有较强的全局鲁棒性。

基于二阶滑模观测器的无刷直流电机转子位置估计

针对一阶滑模观测器(F-SMO)存在的抖振和相位延迟问题,提出了基于二阶滑模观测器(S-SMO)的线反电势(LBEMF)估计策略,将不连续控制作用在滑模变量的高阶微分上,采用超螺旋算法设计控制率,能较好地削弱抖振,得到连续光滑且无滞后的反电势估计值.针对相反电势法存在的相移问题,采用线反电势过零点直接作为换相点的换相策略.仿真和实验结果表明,所提策略能够准确估计无刷直流电机线反电势,获得准确的转子位置换相点,实现无刷直流电机的无位置传感器控制.

考虑逆变器非线性因素的表贴式永磁同步电机参数辨识

在表贴式永磁同步电机参数辨识中,逆变器的非线性因素会影响电机参数的辨识精度。该文通过方程变换去除定子电压方程中逆变器非线性因素产生的误差电压,构建不受逆变器非线性因素影响的参数辨识模型。为了提高辨识结果的收敛速度并降低稳态误差,采用加入动量项的自适应线性元件(Adaline)神经网络算法辨识电机参数。实验结果表明,所提方法能提高电感、定子电阻和转子磁链的辨识精度,并加快辨识结果的收敛速度。

基于无模型预测控制的无刷直流电机换相转矩波动抑制策略

无刷直流电机工作时产生的换相转矩波动严重影响着其在高精度伺服系统中的应用。本文将无模型控制中的泛模型思想与预测控制相结合,提出一种无模型预测控制方法来抑制无刷直流电机换相时的转矩波动。通过推导无刷直流电机控制系统的泛模型的表达式,将泛模型作为预测模型,通过价值函数选择最优的开关状态,保持非换相相电流值恒定。实验结果证明,该方法能有效抑制电机在额定转速以下的高、低速情况下的换相转矩波动,控制过程中不需要精确的电机参数,算法简单,易于实现。

基于小波网络的永磁无刷直流电机无位置传感器控制

通过对永磁无刷直流电机的无位置传感器检测原理和小波网络特性的分析,提出了基于小波神经网络的永磁无刷直流电机无位置传感器控制新方法.该方法构建小波网络模型,采用梯度下降法对网络进行训练.网络训练分为离线训练和在线训练,由离线训练初步确定网络隐层节点的小波平移因子、尺度因子及网络输出层权值,以滤波和逻辑处理后的网络输出信号为教师对网络输出层连接权进行在线调整.从而由电机的相电流、端电压映射出电机的换相信号,取代了传统的位置传感器.最后仿真及实验结果表明,该方法能得到准确的永磁无刷直流电机的换相信号.

五桥臂逆变器驱动的双永磁同步电机系统占空比优化调制策略

以五桥臂电压源逆变器驱动两台三相永磁同步电机控制系统为研究对象,提出一种适合该系统的占空比优化调制策略。在空间矢量脉宽调制的基础上,分析逆变器驱动信号占空比的取值范围;为满足不同情况下公共桥臂的控制要求,分别对5个桥臂的占空比进行合理优化。该策略在两电机解耦控制的同时,有效减少了两电机受零电压矢量控制的时间,扩展了系统的调速范围,从而能提高直流母线电压的利用率。仿真和实验结果验证了该调制策略的可行性和有效性。

基于RBF神经网络的永磁同步电机无位置传感器控制

本文通过分析永磁同步电机Id=0控制策略及其间接位置检测原理,提出了基于径向基函数(RBF)神经网络的无位置传感器控制方法。该方法首先构建一个隐层节点数为零的四输入两输出RBF网络,网络的输入为电机α-β轴上电压和电流,输出为转子转角和转速,然后在离线训练过程中按照自适应算法不断添加和删除隐层节点,形成一个结构简单、紧凑的RBF网络,最后采用梯度下降纠正误差法在线训练更新网络参数。该方法通过对电机α-β轴上电压和电流的映射,得到了电机转子的转角和转速,取代了传统的位置传感器。实验结果表明了该控制方法的有效性。

采用虚拟电机的改进偏差耦合多电机同步控制

针对传统偏差耦合控制结构在多电机转速控制中起动过程同步误差较大以及转速同步补偿器模型较为繁琐的缺点,该文提出了一种改进偏差耦合结构,该结构引入了"虚拟电机"的概念,每台电机在起动过程中跟随虚拟电机的运行轨迹,从而有效减少了起动过程的同步误差。改进偏差耦合结构将各台电机的输出转速作用于"虚拟电机"上,各台电机之间不再有直接耦合作用,由"虚拟电机"对各台电机进行同步控制,从而简化转速同步补偿器模型。与传统结构相比,在保证系统在稳定运行过程中电机受到负载扰动同步性能不变时,改进结构还可以在一定程度上减少各台电机的跟踪误差。

基于预估补偿的网络控制系统模糊免疫PI控制

为克服网络时延对系统性能的影响,采用Smith预估补偿和模糊免疫PI控制相结合的方法,把被控对象和网络看作一个时变的被控系统,用渐消记忆的最小二乘算法对该系统的延时参数进行估计,并用Smith补偿器对延时进行补偿,初步解决网络延时给系统带来的影响.将免疫反馈控制和PI控制相结合,组成免疫PI控制器,根据控制量的变化来调节PI控制器参数,在参数选择合适的情况下,克服由延时预估误差对系统引起的控制偏差,提高系统精度.最后以直流电机为被控对象进行了仿真研究,结果表明该方法能有效改善系统的控制性能.

超稀疏矩阵变换器窄脉冲抑制

受开关器件性能的限制,超稀疏矩阵变换器(Ultra Sparse Matrix Converter,USMC)传统空间矢量调制策略中含有大量窄脉冲,从而引起输出波形发生非线性畸变。针对这种情况,本文分析了窄脉冲产生的原因,通过对传统调制策略进行改进,提出了一种窄脉冲抑制策略。该策略通过比较整流级各矢量占空比的大小,重新排列各矢量的工作顺序,避免了有效矢量的丢失;同时,在逆变级调制中适当插入零矢量来增大脉冲宽度,进而减少了窄脉冲的数量。该策略不仅有效抑制了窄脉冲引起的波形畸变,优化了USMC的输入-输出性能,而且简单易实现,无需增加额外硬件。实验结果证明了所提方案的可行性和有效性。

基于自适应小波网络的永磁无刷直流电机直接电压控制

通过分析永磁无刷直流电机的转子位置与三个相电压之间的关系,提出了基于自适应小波神经网络的永磁无刷直流电机无位置传感器控制新方法。该方法根据位置检测原理和微控制器的特点构建一个以三个相电压为输入,桥路编码信号为输出的多输入单输出小波网络模型。网络隐层节点初始个数为零,在训练过程中不断地按照自适应算法添加或删除隐层节点,形成一个结构简单、紧凑的小波网络。采用梯度下降法对网络进行离线训练和在线训练,由离线训练进行参数初始化并确定网络隐层节点个数,以滤波和逻辑处理后的网络输出信号为教师对网络输出层连接权进行在线调整。从而由电机的相电压直接映射出电机的换相信号,取代传统的位置传感器,实现无位置传感器的直接电压控制。实验结果表明,该方法能得到准确的永磁无刷直流电机的换相信号。

基于DSP的无刷直流电机无位置传感器控制

介绍了数字信号处理芯片 TMS3 2 0 L F2 40 7的结构和性能 ,研究了 PWM控制和 A/D转换技术 ,采用反电势法实现了无刷直流电机的无位置传感器控制 。

无刷直流电机反电势滑模观测及参数在线辨识

传统滑模状态观测器(SMO)性能依赖于准确的电机数学模型,电机定子电阻及电感参数偏差会对观测结果造成一定影响。针对这一问题,分析了电阻与电感偏差值对观测结果的影响形式;基于Lyapunov稳定性理论,设计了新型自适应SMO,实现了无刷直流电机(BLDCM)线反电势观测及定子电阻和电感参数的同时在线辨识。最后,通过仿真与实验验证了理论的正确性,证明了所提方法能够在一定程度上消除参数偏差对观测器的影响,较为迅速准确地辨识出定子电阻与电感值。

网络控制系统任务属性不确定的模糊EDF调度

在经典最早截止期优先(EDF)调度算法的基础上,根据任务不确定的执行时间和周期提出静态的扩展EDF模糊调度算法,以确定任务模糊属性的优先级.该算法根据执行时间和周期的分布函数,结合模糊理论,对EDF调度算法中的执行时间和周期的取值方法加以修改,从而确定任务属性的精确值.任务按照新确定的属性值运行,克服了经典调度算法中不能确定模糊时间优先级的缺点,且算法简单又保留了EDF算法资源占用率高的优点.仿真实验表明,模糊EDF调度算法可以在不确定性条件下得到系统调度的满意性能.