基于改进分数阶滑模的PMSM无传感器控制

针对永磁同步电机在运行过程中易受扰动影响以及传统滑模观测器使用符号函数会给系统带来高频抖振使转子位置观测精度不高等问题,为了提高系统的抗干扰能力以及转子位置的观测精度,提出了一种基于分数阶滑模线性自抗扰转速、电流复合控制器及改进超螺旋算法滑模观测器的无传感器控制方法。首先,采用改进型三阶线性扩展状态观测器观测系统扰动并反馈给控制器;其次,将传统线性自抗扰控制中的线性误差反馈控制律用新型分数阶滑模趋近律代替,构建分数阶滑模线性自抗扰转速、电流复合控制器;最后,对传统超螺旋算法中的符号函数进行分数阶微分、用变换函数代替非线性项指数的常数,设计基于分数阶的改进超螺旋算法滑模观测器。仿真结果表明,该方法具有无超调、抗干扰能力强、调节速度快以及转子位置观测精度高等特点。

基于分数阶协同的PMSM双环伺服系统控制

针对永磁同步电机(PMSM)双环伺服控制系统中存在动态响应慢和抗干扰性能差的问题,提出了一种基于扰动观测器的分数阶协同转速控制器代替传统PI控制器,将扰动观测器中传统的符号函数取代为反正切三角函数,采用基于非线性误差函数的分数阶流形代替传统积分流形。同时,为了解决电流环采用PI控制器时电流波动较大的问题,采用两个基于分数阶协同控制的电流控制器分别控制d、q轴上的电流;最后根据PMSM系统控制框图搭建仿真模型并进行仿真,分别对转速环控制策略和电流环控制策略进行对比。实验结果表明,采用基于分数阶协同控制的PMSM双环伺服系统可以提高系统电流控制性能,具有更好的抗干扰性能。

基于改进ESO和分数阶滑模的PMSM转速控制

针对永磁同步电机(PMSM)转速控制系统中存在鲁棒性和抗干扰能力差的问题,提出了一种改进的分数阶滑模转速控制器代替传统滑模转速控制器,采用改进的非线性比例积分滑模面代替传统积分滑模面,以及设计了一种新型分数阶趋近律,并将传统的符号函数取代为反正弦三角函数。同时为了克服机械传感器的弊端,采用改进的非线性转速环扩展状态观测器(ESO)来获取精确的转子速度信息和系统的内外部扰动误差;用Lyapunov稳定性判据说明了新方案能够使PMSM控制系统渐进稳定;最后根据PMSM系统控制框图搭建仿真模型并进行仿真,将改进的分数阶滑模控制与传统滑模、新型分数阶滑模的控制性能指标进行对比。实验结果表明,采用基于改进扩展状态观测器和分数阶滑模控制器的电机系统可以提高系统稳定性和抗干扰能力,具有更好的动、稳态性能。

PMSM的新型分数阶滑模调速控制系统设计

针对永磁同步电机(PMSM)转速控制系统中存在稳态误差和抖振程度大的问题,设计了一种新型分数阶滑模转速控制器来代替传统滑模转速控制器。通过研究分数阶控制相关理论,与一般的指数趋近率函数相结合,设计了一种新型分数阶趋近率,并将传统的符号函数取代为反正切三角函数。采用扩展状态观测器来估计系统的总扰动的误差,并得到精确的转子速度信息;用Lyapunov稳定性判据证明了方案的可行性;最后在相同电机参数下,根据PMSM系统控制框图搭建仿真模型并仿真,同时与传统滑模控制的性能指标进行对比。实验结果证明,采用新型分数阶滑模控制器的电机系统可以快速响应,增强抗干扰能力和系统稳定性,鲁棒性更好。