基于改进超螺旋滑模观测器的游标电机无传感器控制

针对游标电机的无位置控制,本文通过对磁场进行分析,指出游标电机经过调制作用产生多个工作次谐波,需根据合成反电势,采用矢量控制。同时,由于游标电机转子为多极对数的结构,使其在运行时,对于位置信号的准确性要求更为严苛,较小的位置信号误差便会引起较大的控制角度的差距,如何保证游标电机在无位置传感器控制时的观测精度,对其运行性能起着至关重要的作用。本文以一台外转子分裂齿游标电机为对象,分析其运行原理,建立基于合成反电势的数学模型,并采用基于改进超螺旋滑模观测器的无位置控制策略,保证了游标电机无传感器控制的稳态及动态性能。

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.

基于自适应滑模观测器的无位置传感器控制

本文就三相内置式永磁同步电机基于滑模观测器的设计方法展开研究。传统滑模观测器采取扩展反电势建立观测器模型,针对抖振和相位滞后问题,研究了归一化锁相环与反电势估计器相结合的自适应滑模观测器。自适应滑模观测器采用饱和函数及变滑模增益抑制抖振,运用自适应反电势估计器提取扩展反电势信息,并结合归一化锁相环进行转子位置角估计,提高了系统估计精度。通过仿真和实验对比了两种滑模观测器的运行效果,结果表明,自适应滑模观测器能够有效地估计转子位置和转速,具有良好的动态性能。

基于奇异摄动和滑模观测器反电势的直接驱动系统无传感器控制

利用奇异摄动双时间尺度分解理论将永磁直接驱动系统的数学模型分解成快变、慢变电气子系统,在这两个子系统中分别对电机位置和速度进行估计。文中提出了基于滑模观测的反电势位置估计法,仅利用便于测量的电压和电流,就能够估计出电机的磁极位置。实验结果表明,该方法能够基于DSP实现无传感器控制。

无刷直流电机反电势自适应滑模观测

采用转矩环取代传统的电流环,可减小非理想反电势无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)的转矩脉动,提高其控制性能,而转矩环中反馈转矩计算的关键在于绕组反电势的准确获取。建立考虑参数偏差的滑模观测器(sliding-mode observer,SMO)对反电势进行实时观测,定量分析了定子电阻偏差对观测结果的影响,分析表明反电势观测的稳态误差等于电阻偏差量与电流的乘积。为消除这一影响,利用李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论,设计了定子电阻参数辨识的自适应率,在线辨识得到的电阻参数用于调整SMO的系数矩阵,构成了新型的自适应滑模观测器。最后,利用RT-LAB实时控制器进行实验,验证了上述分析结果的正确性,证明了所提方法能够正确快速地观测无刷直流电机反电势。

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.

非奇异终端滑模观测器的IPMSM无源控制

在内置式永磁同步电动机(IPMSM)静止坐标系数学模型定义的扩展反电势基础上,提出了一种基于非奇异终端滑模观测器的IPMSM无传感器控制策略。通过构造滑模观测器,定义非奇异终端滑模面,设计滑模观测器控制律估计出电机反电动势,利用锁相环跟踪算法获取转子位置和速度信息,抑制了滑模固有的抖振现象,避免常规滑模观测器由于低通滤波所产生的相位滞后,提高了转子位置与速度的估算精度。利用最优转矩控制方法得到期望的d轴和q轴电流,并在IPMSM的端口受控哈密顿(PCH)系统数学模型基础上,采用互联和阻尼配置的能量成形方法,设计了无源控制器得到两相同步旋转坐标系下的电压分量,控制器计算量小、便于实现。仿真结果验证了方法的有效性。

基于端电压平均值和准滑模观测器的无刷直流电机控制

无位置传感器控制是未来的发展趋势。为了提高无刷直流电机无位置传感器控制系统的精确度,提出了一种基于端电压平均值的线反电势准滑模观测器。为了减小传统滑模观测器存在的抖振,该观测器引入一种具有边界层的饱和函数,并采样端电压的平均值。该控制策略不需要滤波电路和相位补偿模块就能得到线反电势,而且以线反电势作为换相信号能消除以相反电势作为换相信号滞后30°电角度的问题。通过得到的线反电势对应虚拟的霍尔信号从而确定换相信号。与传统的滑模控制方法相比,该方法具有转矩脉动小、响应速度快等优点。仿真和实验结果证明了该方法的可行性和正确性。

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。

无刷直流电机离散滑模观测器直接转矩控制

分析了非理想反电势下无刷直流电机传统脉宽调制电流控制产生电磁转矩脉动的原因。为便于计算机控制,采用离散滑模观测器获取无刷直流电机反电势,进而完成电磁转矩的估算,并证明了离散滑模观测器的到达条件和稳定条件。在此基础上,提出无刷直流电机直接转矩控制。该方法采用转矩滞环的输出和磁极位置来选择电压空间矢量,可有效抑制非理想反电势和低速换相电磁转矩脉动。仿真结果证明了其正确性。

基于改进型滑模观测器的直驱PMSG矢量控制

在分析直驱永磁同步风力发电机数学模型的基础上,提出了基于滑模观测器(sliding mode observer,SMO)进行转子位置和速度估测的矢量控制方法,并对传统滑模观测器性能进行了改进:利用饱和函数替换不连续的开关函数,以削弱滑模观测器固有的抖振缺陷;另外,针对传统方法选用低通滤波器提取连续信号造成相位延迟的问题,构建出反电势观测器取代低通滤波器直接提取反电势信号,省略了相位补偿环节,改善了估测精度。通过对比仿真分析,证明该系统能准确估算转子位置和转速,有效削弱了抖振的影响,具有良好的动、静态性能。并进一步在实验室7.5 kw模拟实验平台上对此方案的可行性和有效性进行了验证,研究结果为直驱永磁风电系统无速度传感器的工程应用提供了有一定理论指导价值的参考。

基于滑模观测器的高速磁浮无传感器控制

常导电磁吸引型磁悬浮列车在高速运行时采用双端供电的供电模式。针对磁悬浮列车采用双端并联供电的特殊模式,设计了基于滑模观测器的无传感器控制策略。本文首先建立了在双端供电模式下长定子直线同步电机的数学模型,并根据给定电流与反馈电流间的误差设计了滑模观测器,然后由该误差来重构电机的扩展反电势。最后通过正交锁相环技术,提取扩展反电势中的转子位置信息,实现无传感器控制。在Simulink中搭建了仿真模型,并通过半实物仿真平台进行验证,仿真结果证明该控制策略是有效可行的。

基于改进滑模观测器的无刷直流电机无位置传感器矢量控制

本文针对正弦波反电动势的无刷直流电机(BLDCM),提出了一种基于改进滑模观测器的无位置传感器控制方法,实现了无刷直流电机在无位置传感器下的速度和电流双闭环矢量控制。改进的滑模观测器采用变滑模增益的符号函数构建电流观测器,反电势观测器提取反电动势估计值,并通过锁相环方式计算转速和位置。利用Matlab/Simulink搭建了BLDCM无位置传感器矢量控制系统仿真模型,仿真结果表明,该方案能够更好地实现BLDCM在中高速范围内的转子位置和转速估计。

永磁同步电机一种新型滑模观测器的设计

针对传统开关符号函数滑模观测器所存在的高频抖振问题,首先设计一种新型电流观测器模型,其中传统的开关符号函数被饱和函数所替代,并且将估算反电势反馈至电流观测器中;其次设计反电势自适应滤波器来进一步降低滑模抖振作用对反电势估算的影响。以TMS320F2808 DSP为核心搭建PMSM无位置传感矢量驱动系统,并进行仿真和实验研究。结果表明,所设计的新型滑模观测器能够准确估算出反电势以及转子位置信息,PMSM无位置传感矢量驱动系统能够可靠的运行。

永磁同步电机新型转子磁链滑模观测器

针对传统永磁同步电机反电势滑模观测器转子位置估计存在的信号抖振和相位滞后问题,提出一种以电机定子电流与转子磁链为状态变量的四阶新型转子磁链滑模观测器。首先,以电机定子电流与转子磁链为状态变量构建四阶状态方程,选取定子电流观测误差为滑模面构建转子磁链滑模观测器。其次,设计一种新型锁相环对转子位置和转速进行进一步估算,避免引入反正切函数和微分运算带来的位置估算不精确问题。实验结果验证了新型滑模观测器在位置估算精度和抖振抑制方面的优势。

基于扩展反电势估算的内插式永磁同步电动机无传感器控制

提出一种基于扩展反电势估算的内插式永磁同步电动机(IPMSM)无传感器控制策略,拟用于永磁无轴承电机地无位置/速度传感器运行。定义了包含传统反电势及定子电感位置信息的扩展反电势(Extended EMF,EEMF),以此建立静止坐标系中的IPMSM新型数学模型。通过滑模观测器对两相静止坐标系中分量EEMF的估算检测出转子的空间位置;基于Lyapunov函数分析观测参数的收敛性;采用模型参考自适应算法得到了转子的估算速度。实验运行验证了该无传感器控制策略的有效性。

高超声速飞行器抗干扰反步滑模控制

针对存在参数不确定及外部扰动下的高超声速飞行器轨迹跟踪控制问题,研究了一种基于反步法的抗干扰滑模控制设计方法.将非线性高超声速飞行器动力学模型表达为严反馈形式分步进行设计.采用滑模控制方法进行每步的控制器设计,并提出采用扩展状态观测器(ESO,Extended State Observer)方法实现对参数不确定及外部扰动产生的内外干扰进行估计,继而在控制中补偿.扩展状态观测器能保证对干扰的估计收敛到真值附近的邻域内,从而能够保证较好的补偿效果.通过0.5°附加干扰攻角和25%的气动参数偏差下的非线性高超声速飞行器动力学模型仿真结果验证了该抗干扰滑模控制方案对内外干扰的抑制效果和闭环系统良好的跟踪性能.

基于改进型离散滑模观测器的表贴式永磁同步电机无位置传感器控制

传统离散滑模观测器由于在滑模面两侧趋近速度不同,存在十分严重的抖振现象。针对表贴式永磁同步电机无位置传感器控制系统,提出了一种改进型离散滑模观测器,基于趋近律设计了离散滑模观测器,将估计反电势作为反馈项,从根本上解决了该种抖振。为了避免低通滤波器所带来的相位延迟,采用自适应反电势滤波器得到了反电势估计值。将反电势估计值输入归一化锁相环,得到转子位置信息。分析了归一化锁相环在电机加减速过程中存在稳态误差的原因,并对其进行补偿。仿真结果表明,观测器输出的电角度估计误差在±0.4°以内,转速估计误差在±1.5r/min以内,验证了改进型离散滑模观测器的有效性。

无刷直流电机转矩观测与电感自适应辨识

为提高无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)转矩观测结果的准确性,定量分析了传统的反电势滑模观测器(sliding-mode observer,SMO)及相应的转矩观测结果受定子电感参数偏差的影响程度。分析表明,电感参数偏差会在定子电流变化时引起反电势和转矩观测误差。为消除这一影响,利用李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论,设计了定子电感自适应辨识率,在线辨识得到电感参数,实时调整SMO的系数矩阵和输入矩阵,构成了新型的自适应滑模观测器,提高了观测精度。最后利用RT-LAB实时控制器进行实验,验证了理论分析的正确性。实验结果表明,所提方法能有效辨识出BLDCM的定子电感值,并正确观测出电机转矩。