改进滑模观测器的电流源逆变器驱动PMSM无位置传感器控制

由于电流源逆变器(CSI)的叠流效应以及前级DC-DC控制的母线电流脉动较大,使得扩展反电动势中含有大量谐波,造成较大的位置误差。针对此问题,该文提出一种改进滑模观测器的电流源逆变器驱动永磁同步电机无传感器控制方法。首先,基于传统滑模观测器,设计复系数滤波器代替传统低通滤波器,实现了对估计反电动势的准确提取,同时也抑制了估计反电动势中的高频抖动和高次谐波。其次,将二阶广义积分器内嵌于锁相环中,用于消除位置误差信号中的低次谐波,提高位置观测准确度。最后,将估算的速度信息反馈回复系数滤波器,实现复系数滤波器的自适应性。实验结果表明,所提方法在不同工况下,能够有效提高估算的转子位置精度,验证了方法的可行性与有效性。

基于非线性干扰观测器的IPMSM改进无模型滑模控制

针对内置式永磁同步电机参数摄动导致模型不确定而影响系统控制性能的问题,提出一种基于非线性干扰观测器的内置式永磁同步电机改进无模型滑模控制方法。首先,建立考虑参数摄动的内置式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)新型超局部模型;其次,利用改进滑模趋近律设计滑模控制器作为无模型控制中的反馈控制器;然后,设计非线性干扰观测器来观测估计无模型控制中的未知复杂项;最后,与传统无模型滑模控制方法进行仿真实验对比。仿真实验结果证明所提方法能有效解决系统参数摄动影响电机控制性能等问题,验证了所提方法的有效性及优越性。

基于分数阶扩展滑模扰动观测器的PMSM无模型控制算法研究

针对永磁同步电机调速控制系统突加负载时导致转速波动较大的问题,提出了一种基于分数阶扩展滑模扰动观测器(FOESMDO)的转速环新型无模型控制方案。新算法为了改善调速系统的动、静态性能,建立了不含电机参数的永磁同步电机新型超局部模型,以此为研究对象,借助快速终端滑模控制和改进型滑模切换函数设计新型无模型滑模控制器;同时为了提高扰动估计的准确性及减小滑模控制存在的抖振现象,改进算法采用分数阶扩展滑模扰动观测器进行超局部结构中未知部分的在线估计;最后,将所提出的基于FOESMDO的新型切换函数快速终端滑模控制方法同传统方法进行仿真对比,验证了新型无模型控制算法(FOESMDO-ISFFTSMC)在提高调速系统的响应速度和抗干扰能力方面的优异性能。

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。

参数时变的PMSM转速滑模观测器改进研究

针对永磁同步电机(PMSM)传统转速滑模观测器在运行过程中,因电机参数变化而导致的精度与性能下降,提出一种改进滑模观测器,将参数辨识与滑模观测器相结合。在转速滑模观测器运行过程中,基于粒子群优化(PSO)算法,实时对定子电阻、电感以及转子磁链进行辨识,并通过辨识值优化滑模观测器中的电机参数。此外,还抑制了PSO算法在高维度中的性能下降,提高了辨识精度与效率。通过仿真与实验,发现搭载参数辨识的改进滑模观测器,对电机运行中的参数变化与干扰具有更强的鲁棒性和更高的辨识精度。

基于改进扩展状态观测器的永磁同步电动机的自适应滑模控制

永磁同步电动机运行过程中存在负载扰动和参数摄动等问题,从而影响永磁同步电动机的转速。为提高永磁同步电动机的抗干扰性,提出了基于改进扩展状态观测器的自适应滑模控制策略。首先,设计改进的扩展状态观测器,根据扰动的大小动态调整扩展状态观测器增益,提高了系统的响应速度。其次,设计自适应滑模控制器,通过代价函数评定出最优滑模面系数,并进一步设计自适应滑模面,提高系统的收敛速度。最后,通过引入自适应律,在线估计扰动的观测误差。仿真结果表明:所提出的方法能够有效克服负载扰动和参数摄动对永磁同步电动机转速的影响,提高了系统的鲁棒性。

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.

基于模糊自适应滑模动量观测器的机械臂外力矩估计

为实现机械臂与未知环境之间交互作用力的估计,提出基于模糊自适应滑模动量观测器的外力矩观测方法。采用牛顿-欧拉方法对机械臂动力学进行建模,利用最小参数集辨识得到机械臂精确的动力学模型。以动力学模型为基础,建立基于广义动量和超螺旋滑模算法的机械臂外力矩观测器。为降低滑动模态带来的抖振影响,利用模糊逻辑规则设计具有自适应调节能力的滑模增益。在六轴工业机器人上进行实验验证,结果表明所提出的观测方法具有有限时间收敛特性,可有效实现在无力/力矩传感器情况下的机械臂外力矩估计。

基于新型趋近律和扰动观测器的永磁同步电机非奇异终端滑模控制

针对永磁同步电机调速系统存在响应速度慢和抖振较大的问题,提出了一种基于改进型双幂次趋近律(IDPRL)和负载扰动观测器(DOB)的非奇异终端滑模控制(NTSMC)策略。将线性滑模面改进为非奇异终端滑模面,在减小系统抖振的同时也提升了收敛速度。在IDPRL中引入切换函数,减小了系统的稳态误差和抖振。设计了一种扰动观测器(DOB),将观测值前馈补偿到速度控制器中,实现系统对扰动的精准补偿。仿真结果表明了所提方法的准确性和可行性。

基于改进指数趋近律的PMSM滑模观测器控制策略

为减小传统滑模观测器(SMO)的估算误差,构建以指数趋近律为控制律的滑模观测器(ISMO),仿真试验结果证明,ISMO在转速估计、转矩估计、位置估计中较SMO分别减小了1.7 rad/min、0.22 N·m、0.001 rad的稳态测量误差。为进一步减小稳态测量误差,采用积分滑模面代替传统线性滑模面,并对指数趋近律进行改进,提出以改进指数趋近律为控制律的滑模观测器(IISMO)。仿真试验结果表明,IISMO在转速估计、转矩估计、位置估计中较SMO分别减小了4.8 rad/min、0.52 N·m、0.005 rad的稳态测量误差,证明IISMO算法的优越性。

基于改进扩展状态观测器的四旋翼无人机轨迹鲁棒跟踪控制

针对四旋翼无人机在轨迹跟踪过程中会受到内外部扰动、模型误差等不确定性因素的影响,本文提出了一种基于改进型扩展状态观测器的积分滑模控制方案。具体来讲,首先,将四旋翼无人机系统存在的模型误差以及内外部扰动等不确定性因素视作集总干扰,通过借鉴的改进扩展状态观测器对其进行观测;进而,在此基础上,进一步考虑四旋翼无人机系统控制的连续性,基于四旋翼无人机轨迹误差、速度误差、姿态角误差和姿态角速度误差设计积分滑模控制器,分析了系统的稳定性并分别进行了数值仿真和实机实验。结果表明,采用本文算法时,在数值仿真中,各状态跟踪误差不超过1%,跟踪精度最高;在实机实验中,位置跟踪误差总体上能控制在20%以下。因此,本文方法具备有效性和可行性。

带有神经网络干扰观测器的视线角约束制导

针对具有终端视线(line-of-sight, LOS)角约束的机动目标拦截问题,提出一种基于径向基函数(radial basis function, RBF)神经网络干扰观测器的LOS角约束制导方法。首先,考虑目标机动过程中加速度信息无法获取的情况,给出了一种基于RBF神经网络的干扰观测器,实现了对目标机动的高精度估计;其次,充分考虑终端角度约束,结合超螺旋算法思想,通过幂次项的引入设计了一种改进的滑模制导律,从而有效提升了有限过载情况下的制导精度;在此基础上,通过Lyapunov定理对算法的收敛性和稳定性分别进行了证明;最后,通过仿真验证对比了3种不同方法在4种拦截场景下的制导性能,同时针对所提方法进行了蒙特卡罗打靶仿真,仿真结果表明所给出的LOS角约束制导律对机动目标拦截精度高、鲁棒性强。

基于模糊控制的自适应超螺旋滑模观测器无传感器控制

针对永磁同步电机传统超螺旋滑模观测器(Super-twisting algorithm based sliding-mode observer,STA-SMO)使用固定滑模参数,从而导致较大抖振和扰动抑制能力差的问题,提出了一种滑模参数可以随着系统转速变化而实时更新的永磁同步电机自适应超螺旋滑模观测器无位置传感器控制方法,并给出了所提方法的稳定性证明,通过在线调整滑模系数可以获得较高的估计精度。针对永磁同步电机传统矢量控制速度环采用固定参数PI控制器、无法满足系统快速响应和参数扰动抑制能力等问题,速度外环采用模糊PI控制器,通过模糊控制器的输出更新PI控制器的参数,增强系统的鲁棒性。最后,通过仿真和试验,验证了基于模糊控制的永磁同步电机自适应超螺旋滑模观测器可以有效抑制系统抖振,且估计精度高,鲁棒性强。

搭载超螺旋滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制策略

针对永磁同步电机无传感器控制系统中调速存在超调、转子位置和转速估计存在误差和抖动的问题,在超螺旋滑模观测器(STSMO)的基础上,提出搭载新型滑模趋近律的滑模速度控制器的方法。该方法采用积分滑模面代替传统的滑模面,以提高速度误差值收敛到零的速度,将系统状态变量相关量引入趋近律中,增强系统的抗干扰能力。仿真结果表明,在电机带载启动、负载突变等情况下,提出的控制方法能够准确观测转子位置及转速,不仅能够克服转速超调的问题,而且能够有效抑制转矩和三相电流的脉动、减小滑模的固有抖振,具有良好的抗干扰能力和鲁棒性。

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。

基于改进滑模观测器的PMSM无位置传感器控制

为解决传统基于滑模观测器永磁同步电机无位置传感器控制系统存在的抖振问题,本文提出了一种基于非线性能量函数参考模型的新型改进滑模观测器。在分析非线性能量函数参考模型的基础上,设计了改进的滑模观测器,建立了PMSM基于改进滑模观测器的无位置传感器控制系统的数学模型。同时应用Simulink仿真试验平台,验证了PMSM基于改进滑模观测器无位置传感器控制的可行性。

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。

基于转子磁链观测的PMSM滑模观测器控制方法

传统永磁同步电机滑模观测器无位置控制方法一般基于反电势观测,为消除反电势中的高频分量,需对反电势进行低通滤波后再进行转速和位置角估算。而低通滤波器的引入会对反电势的相位造成影响,进而需增加额外的相位补偿环节去补偿相角误差。同时,反电势会随转速变化,这给采用锁相环方法估算转速和位置角的PI参数整定也造成一定困难。针对以上情况,设计了一种改进型积分策略,通过对反电势进行积分得到转子磁链,通过对转子磁链进行锁相环得到转速和位置角。由于转子磁链在全转速范围内保持恒定,因此一套PI参数能在全转速范围内获得较好的控制效果,仿真结果表明,该控制方法具有良好的控制性能。

多种群遗传算法滑模观测器系统在永磁同步电机上的应用

永磁同步电机控制系统去除测量电机转子位置及其速度的机械式传感器对降低生产成本,节约能源有极其重要的实际意义。本系统采用多种群遗传算法滑模观测器,减小抖振影响,准确地估算出电机转速,加快了永磁同步电机无速度传感器控制系统的系统响应速度和可靠性。

基于改进滑模观测器的PMSM无位置传感器矢量控制系统

将用于预测永磁同步电动机转子位置和转速的滑模观测器进行了改造,并构建了无位置传感器矢量控制系统;并在此基础上提出了一种用于补偿转子位置角预测误差的改进方法;最后用M atlab仿真验证了算法的有效性,对结果进行了分析讨论。