基于龙伯格观测器的BLDC滑模控制系统仿真研究

针对无刷直流电机(BLDC)负载频繁改变导致电机调速性能差的问题,提出了一种基于负载转矩观测器的速度滑模控制方法。速度环采用滑模变结构控制方法,基于改进指数趋近律设计了速度滑模控制器;同时为了减小负载转矩扰动对电机运行状态的影响,基于龙伯格观测器设计了负载转矩观测器,通过观测器来估计实际的负载转矩并将观测器的输出前馈给速度滑模控制器来抵消负载转矩扰动的影响。为了验证提出方案的有效性,在MATLAB/Simulink仿真环境上搭建了仿真模型并进行了仿真分析,仿真结果表明基于负载转矩观测器和速度滑模控制器的无刷直流电机系统有着优异的性能,与传统PI控制相比,抗扰能力强、恢复时间短、转速响应快,证明了提出方案的有效性。

基于前馈控制的BLDCM滑模变结构调速系统

滑模控制能够有效地提高系统的鲁棒性,但为减小滑模控制系统抖振,引入等效控制理论,在滑模控制器输出端串入一个积分器,导致系统的响应速度较慢。为了提高滑模控制器的快速性,本文将滑模控制与前馈控制相结合,构成前馈滑模控制器,不仅补偿了控制器输出端积分环节的影响、提高了系统的快速性和抗扰能力,而且保留了传统滑模控制简单、鲁棒性好等特点。Matlab仿真表明,新型滑模控制器控制下的无刷直流电机调速系统超调量小、鲁棒性好、速度响应较快。文中还利用DSP来搭建实验平台,验证了控制器的有效性。

考虑高温环境的无刷直流电机复合控制驱动系统

无刷直流电机(BLDC)以其效率高、功率密度大、电机温升低等优点,已成为中国油田测井行业的核心部件。但是井下的高温环境会对BLDC的内部参数产生影响,再加上BLDC本质上是一个非线性系统,传统PID控制是基于线性的数学模型,这就导致基于传统PID控制的BLDC双闭环(转速环和电流环)驱动系统性能下降。针对该问题,在BLDC转速环控制器设计中,本文提出使用鲁棒性强的超螺旋算法;为了获得高动态性能的BLDC电磁转矩控制效果,提出使用一阶滑模直接转矩控制系统。通过仿真和实验验证本文设计的BLDC驱动系统的可行性。

基于相位检测的BLDCM滑模控制系统

为提高无刷直流电机(BLDCM)的控制性能,设计了基于新型相位检测方法的滑模控制器。将电机转子相位误差作为基于指数趋近律的滑模控制器的输入信号,同时提出了一种基于状态机的相位检测方法,能够有效提高相位检测的实时性。仿真结果表明,与传统的PID控制系统相比,采用这种方法的BLDCM滑模控制系统动态反应快、无超调,系统的抗干扰能力显著增强,对于适应电机电阻参数的变化具有良好的鲁棒性。实验结果验证了所提出方法的有效性。

基于SMO的BLDCM DTC在煤矿机车上的应用

提出了一种基于改进SMO的矿用BLDCM无位置传感器直接转矩控制方法。该观测器采用饱和函数代替符号函数来消除抖振现象,从而实现了转子位置与转速的准确估计。仿真表明该改进SMO能准确估计转子位置和转速,而且转速、电磁转矩具有很好的动、稳态响应。故该方法能够实现对煤矿机车的精确控制。

基于改进滑模观测器的BLDCM无传感器控制

传统滑模观测器用于无刷直流电机(BLDCM)反电动势观测时,由于系统抖振过大需外加低通滤波器,但滤波器造成的相位延迟无法准确补偿,导致换相不准确。提出将sigmoid函数应用于滑模观测器,利用其光滑连续的特点来减小抖振,并根据Lyapunov定理推导出一种可变滑模增益进一步削弱了系统抖振,获得了可直接判断出换相信号的线反电动势观测值。仿真和实验结果表明:改进滑模观测器在400 r/min和3000 r/min下线反电动势观测误差峰值分别降低了70%和54.8%,获得了更加准确的换相信号,提高了无刷直流电机无位置控制系统的性能。

干式DCT同步器作动电机位置传感器故障诊断

考虑到干式双离合器自动变速器(DCT)同步器作动电机霍尔位置传感器易受环境影响和维修不便,本文中在选挡过程对其进行故障诊断和容错控制,以保证DCT车辆平稳换挡和安全行车。首先搭建并验证了干式DCT同步器作动电机仿真模型,设计模糊滑模观测器对其线反电动势进行实时估计,并利用无刷直流电机线反电动势与转角信号间的关系,实现了对同步器作动电机位置的间接估计。接着,基于估计值与传感器实际输出的偏差对霍尔传感器进行了故障诊断,通过解析冗余实现了对同步器作动电机霍尔传感器故障的主动容错控制。最后,对所提出的霍尔位置传感器故障诊断方法分别进行了仿真和试验验证,结果表明,所重构的霍尔位置信号延迟小于5.5%,该方法可用于同步器作动电机霍尔传感器的故障诊断和相应的容错控制。

基于滑模控制的无刷直流电机控制研究

通过分析无刷直流电机控制系统,基于滑模变结构的原理设计出了采用指数趋近率的滑模变结构控制策略,将该控制策略应用于无刷直流电机的调速系统中,并通过仿真与实验验证了系统的可行性。该方法设计算法简单,容易实现,对比传统的六步控制方法,滑模变结构策略的响应速度更快,系统对外部的扰动及参数的摄动影响小,鲁棒性强,增强了控制系统的动态性能和稳定性能。

BLDC控制系统中PWM调制方式分析与比较

介绍了无刷直流电机控制系统中的5种PWM调制方式,并从开关损耗、调制方式的极性和对换向转矩脉动的影响这三个角度来分析和比较了这几种PWM调制方式的优劣.通过理论推导,证明当控制系统采用PWM-ON调制方式,六只开关管的开关损耗得到了均匀的分配,并且直流无刷电机在换向过程中的转矩脉动最小.最后通过实验验证了结论的正确性.

改进滑模观测器的BLDCM无模型自适应控制

为了解决传统滑模观测器(SMO)的抖振与相位延迟问题以及传统PI控制动态性能差的问题。首先提出了一种新型的切换函数对传统滑模观测器进行了改进,这种新型的切换函数是用双边界层的思想实现的,并且将改进的滑模观测器运用到无刷直流电机(BLDCM)直接转矩控制系统中,实现了无刷直流电机无位置传感器控制,其次将全格式线性化无模型自适应控制(MFAC)算法应用于无刷直流电机调速控制器的设计中。仿真结果表明,改进的滑模观测器的反电动势观测误差比传统滑模观测器小了4%左右,并且无模型自适应控制的动态性能要优于传统PI控制。改进的滑模观测器能够准确地估计无刷直流电机的反电动势,有效地削弱抖振,无需额外增加低通滤波器,简化了系统结构。无模型自适应控制算法提高了系统的鲁棒性、稳定性和快速性。

滑模变结构的BLDCM直接转矩控制系统研究

为了减小无刷直流电机(BLDCM)控制系统的转矩脉动和提高快速动态响应能力,本文提出了一种无刷直流电机直接转矩控制系统的实现方法,并将滑模变结构控制策路引入无刷直流电机直接转矩控制系统中,用滑模变结构速度控制器来代替传统的PI速度控制器。仿真实验结果表明该方案是可行的,有效地减抑制了无刷直流电机的转矩脉动,并改善了系统的动、静态运行性能。

反演滑模控制在BLDCM伺服系统中的应用

无刷直流电机(BLDCM)由于其优越的性能而广泛应用于伺服控制系统中,但在一些不确定伺服系统中,参数摄动和外加干扰影响了系统的动、静态性能和鲁棒性。针对这一问题,将反演控制方法与滑模控制方法相结合,对名义模型设计反演控制器,实际系统的不确定部分由滑模控制器来补偿,从而实现了伺服系统的鲁棒控制。仿真实验结果表明,该控制器增强了无刷直流电机位置伺服系统的抗干扰能力和鲁棒性,控制输出能快速平稳地跟随参考位置信号。

一种抗高过载电机设计与控制策略研究

针对制导炮弹23000g高过载环境下弹载电机易损问题,设计一种采用碟簧与特制钢球组合缓冲减振的抗高过载无刷直流电机,提出一种基于改进脉振高频注入法与改进模糊超螺旋滑模观测器的无感观测方法。考虑制导过程中存在高频、摩擦、风阻等干扰因素,影响弹载电机快响应、高精度的控制,提出一种超螺旋滑模自抗扰控制策略。仿真与电机实验结果表明:无感观测方法转子位置跟踪误差仅为0.008 rad;所提控制策略相较于传统自抗扰控制策略,响应速度得到了提升,速度抖振从0.5 r/min降至0.1 r/min,且抗扰能力增强了约1倍。

BLDC位置伺服系统的离散滑模输出反馈控制

研究了有界不确定离散时间系统的输出反馈滑模控制设计问题。提出一种基于多速率采样输出反馈和幂次函数趋近律的离散滑模控制方法,并将研究结果用于设计无刷直流电机位置伺服系统。该方法仅需已知位置信号即可完成位置伺服系统的设计。理论分析及仿真结果表明,所设计的控制器可以消除系统抖振,并使伺服系统具有良好的跟踪能力和强鲁棒性。

基于新型自适应滑模观测器的BLDC控制

为了改进无刷直流电机(BLDC)无位置传感器控制系统的性能,提出了一种新型自适应滑模观测器对转子位置与转速进行估计,该观测器构建了一种新型切换函数代替传统符号函数,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观测值,进而得到转子位置。应用李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论,设计模型参考自适应算法对转速进行估计,该自适应算法不受切换纹波的影响。仿真和实验表明,所提方法能够准确估计无刷直流电机线反电动势及转速,有效地抑制了转矩纹波,提高了整个系统的稳定性、快速性及鲁棒性。

二阶滑模观测器的BLDCM直接转矩控制

针对无刷直流电机直接转矩控制中反电动势获取困难和常规滑模控制存在系统抖振的问题,提出了一种基于二阶滑模观测器的直接转矩控制策略。根据无刷直流电机的数学模型,选择传统线性滑模面及其一阶导数构成二阶滑模面,采用改进型趋近律推导控制律,设计了一种二阶滑模观测器,该观测器将滑模抖振集中在相电流误差的高阶微分上,并通过积分作用,削弱抖振的同时加快了收敛速度。二阶滑模观测器无需低通滤波器即可准确估计反电动势,将其应用于无刷直流电机无位置传感器直接转矩控制中,可有效减小转矩脉动,改善系统的性能,仿真结果表明了所提方法的优越性。

基于变趋近律滑模反电动势观测器的BLDCM无位置传感器控制

无刷直流电机(BLDCM)驱动系统应用于多电/全电航空飞行器,为电动燃油泵、冷却泵和电动刹车等提供动力输出。为满足BLDCM在复杂的电磁干扰以及极端温度等特殊环境工作的要求,提出了基于变结构控制策略的滑模反电动势观测器实现电机无位置传感器控制。使用变趋近律代替了传统滑模反电动势观测器的固定增益,并通过锁相环(PLL)得到电机转子位置和转速信息。仿真结果表明该方法可以有效抑制反电动势观测值的抖振,实现电机在中高速段的稳定运行,满足系统的快速性和鲁棒性要求。

模糊分数阶滑模控制的BLDCM控制系统

针对整数阶滑模控制在无刷直流电机系统中容易引起的抖振现象,以及无刷直流电机系统的非线性、实时性,设计一种模糊分数阶滑模控制器。在整数阶滑模控制器的基础上,在滑模切换函数中加入分数阶微积分算子,结合系统二阶状态方程和指数趋近律,设计了分数阶滑模控制器,并且通过Lyapunov稳定性原理和分数阶微积分理论证明了系统的稳定性。仿真及试验的结果表明,对比传统的整数阶滑模控制,所提方法可以有效减弱无刷直流电机系统的抖振,具有更好的动静态控制性能。

BLDCM新型滑模观测器的无位置传感器控制

针对传统滑模观测器(SMO)抖振和相位延迟问题,提出了一种新型滑模观测器来获取无刷直流电机(BLDCM)反电动势(back-EMF),无需额外增加低通滤波器即能得到光滑的反电动势估计值。由反电动势估计值能够直接计算出转子位置角和转速。根据转子位置角和滞环控制器的输出来选择适当的电压空间矢量,实现无位置传感器控制,并根据转速和反电动势估计值计算转矩。最后,将该滑模观测器用于无磁链环直接转矩控制(DTC)中。实验结果验证了方案的可行性。

基于凹函数的BLDCM滑模观测器控制研究

针对传统滑模观测器的高频抖振问题,在分析已有的控制函数情况下,研究了一种新的凹控制函数,并理论证明了采用凹控制函数比已有的控制函数得到的观测反电动势抖振更小。提出了基于凹控制函数的滑模观测器来估算反电动势,并用归一化方法处理该估算反电动势,利用锁相环提取转速和转角信息。仿真结果表明,该方法能准确估算反电动势和转子位置角信息,有效地削弱了抖振,提高了转子位置角精度。