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。

基于改进超螺旋滑模观测器的无刷直流电机无传感器控制

针对传统滑模观测器存在高频抖振和抗扰动能力差的问题,提出一种基于改进超螺旋滑模观测器的无刷直流电机无传感器控制方法。在超螺旋滑模算法的基础上,采用附加线性环节的线性超螺旋滑模观测器以提升观测性能;对增益参数进行自适应设计,实现观测器增益参数的动态自整定;同时,为抑制切换过程产生的系统抖振,采用softsign函数替代不连续的符号函数;为进一步提高系统抵抗扰动的能力,在速度环加入自抗扰控制结构增强系统稳定性;搭建系统仿真模型,验证所提方法能较好地适用于宽速域工况,具有较好的跟踪性和估算精度。

永磁同步电机改进型超螺旋滑模观测器的控制研究

传统滑模观测器由于自身系统结构的开关特性,在电机控制中会引起大量的高频抖振。提出了一种基于模糊控制的超螺旋滑模观测器,考虑到永磁同步电机非线性耦合及复杂的数学模型,对超螺旋滑模观测器进行设计改进,来提升系统的收敛速度和抗干扰能力。针对超螺旋滑模算法的上层边界函数未知的情况,引入模糊控制来调整滑模增益,减少了系统的动态响应时间和观测误差。与传统超螺旋滑模观测器相比,仿真结果显示提出的改进超螺旋滑模观测器显著降低了系统抖动,提高了观测系统的稳定性和精准度。

基于自适应超螺旋滑模观测器的三相Vienna整流器无模型预测电流控制

三相Vienna整流器具有不需要考虑开关死区、可靠性高等优点,但参数易受外部扰动影响而导致控制性能下降。针对这些问题,该文提出一种基于自适应超螺旋滑模观测器的无模型预测电流控制策略(ASTSMO-MFPCC)。首先,通过分析三相Vienna整流器参数失配数学模型,构建不依赖系统物理参数的超局部模型。其次,设计超螺旋滑模观测器估计超局部模型中的动态部分,有效抑制系统扰动影响。同时,设计自适应增益,动态调整超螺旋滑模观测器参数,解决增益选择难题。最后,构建离散化预测模型和成本函数,实现无模型预测电流控制算法。仿真与实验结果表明,所提策略具有良好的鲁棒性和动稳态性能。

基于自适应超螺旋滑模观测器的Buck变换器无模型预测控制

针对三相交错并联Buck变换器在外部干扰下影响系统鲁棒性和动态性能的问题,本文提出一种基于自适应超螺旋滑模观测器的无模型预测控制策略。首先,建立超局部模型代替原有的数学模型,设计自适应超螺旋滑模观测器估计超局部模型中的动态部分。然后,引入最小二乘法预测电流误差趋势,动态调整观测器增益矩阵。最后,构建离散方程,设计代价函数,实现无模型预测控制。实验结果验证了所提算法可以有效抑制因外部扰动产生的稳态误差,且相较于传统无模型预测控制具有更好的鲁棒性和动态性能。

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。

基于超螺旋滑模观测器的同步磁阻电机无位置传感器控制

针对同步磁阻电机(SynRM)铁心饱和以及交叉耦合效应引起的电感参数变化问题,传统基于滑模观测器(SMO)的无传感器控制方法所采用的定电感参数难以实现高性能控制,提出一种基于超螺旋滑模观测器(STASMO)的自适应电感无传感器控制策略,并给出所提控制方案的稳定性条件。通过有限元仿真获得静态下的电机磁链饱和数据,利用该数据对电机磁链饱和模型进行拟合,并将所得饱和模型应用于观测器中以实时自适应解决电感参数变化问题。最后,通过仿真验证了所提出的无位置传感器控制方法的有效性和优良的控制性能。

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。

基于改进滑模观测器的四旋翼无人机轨迹控制

针对四旋翼无人机在不确定干扰下的轨迹跟踪控制问题,提出一种基于改进滑模观测器的超螺旋控制策略。首先,对传统滑模观测器进行改进并提出快速三阶滑模观测器,该观测器对系统状态和未知干扰的估计更为准确和迅速;然后,在所提观测器的基础上,结合超螺旋理论和非奇异终端滑模理论,设计基于快速三阶滑模观测器的非奇异超螺旋终端滑模控制器,实现对轨迹的跟踪控制,并基于Lyapunov理论证明了控制器的稳定性;最后,通过仿真实验结果对比证明所提策略的响应速度更快、精度更高。

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。

基于超螺旋滑模扰动观测器的永磁同步电机无传感器抗干扰控制策略研究

目的 提高包装行业中自动化设备的工作精准度,优化传统永磁同步电机无传感器控制系统的稳定性,提高电机遭遇内外扰动后的系统鲁棒性和抗扰动性能。方法 引入超螺旋滑模算法,设计一种超螺旋滑模MRAS观测器来提高系统的稳定性,同时利用滑模扰动观测器对电机良好的动态进行性能追踪,利用超螺旋滑模算法对其进行性能优化,提出超螺旋滑模MRAS观测器和超螺旋滑模扰动观测器对永磁同步电机复合控制的策略。结果 该方案有效降低了电机遭遇扰动时转速估计误差,误差在0.8r/min附近波动,明显提高了电机控制系统遭遇干扰后的响应速度。结论 在MATLAB/SIMULINK中进行实验仿真,结果表明所提控制策略提高了系统的鲁棒性和追踪精度,加强了系统的抗干扰能力。

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。

基于三阶超螺旋滑模观测器算法的机器人力矩估计方法

本文研究了六自由度(6-DOF)机器人关节力矩估计问题.为了提高机器人关节力矩估计精度,本文设计了一种三阶超螺旋滑模关节力矩观测器.在对观测器系统进行稳定性分析时,本文设计了一种新的Lyapunov函数证明了观测器闭环系统的稳定性.与已有的机器人力矩观测器结果不同,该力矩观测器仅以机器人关节角度作为观测器输入信号,减少了对机器人系统信息的依赖.最后,以6-DOF工业机器人为对象,开展实验验证.实验结果表明,与传统线性力矩观测器相比,本文提出的滑模力矩观测器估计误差小,验证理论的正确性.

基于超螺旋滑模观测器的六相PMSM转速估计

针对军用轮毂六相PMSM无位置传感控制系统中采用传统滑模观测器导致的系统高频抖振问题,以及估计坐标系相位滞后对转速估计造成的稳态误差问题,提出了一种基于超螺旋滑模观测器的转速估计算法;在旋转坐标系下采用超螺旋算法对系统中的高频抖振进行抑制,并对反电动势进行观测,构造李雅普诺夫函数对电流动态误差方程进行稳定性分析,考虑估计旋转坐标系相位滞后对转速估计误差的影响,根据超螺旋滑模控制算法结构特点,提出一种考虑d轴估计反电动势的转速估计算法;通过仿真和实验验证了基于超螺旋滑模观测器的转速估计算法具有更高的估计精度;其能够抑制系统中的高频抖振,降低了估计坐标系相位滞后对转速估计误差的影响,省略了低通滤波器和相位补偿模块,提高了转速估计的准确度。

基于超螺旋滑模观测器的永磁同步直线电机无模型控制

针对永磁同步直线电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)在运行过程中因参数失配和外部扰动导致控制性能下降的问题,提出一种基于超螺旋滑模观测器的永磁同步直线电机无模型控制策略。根据PMLSM在dq旋转坐标系下参数摄动时的数学模型建立电机对应的新型超局部模型,以避免参数失配。基于该新型超局部模型,结合滑模控制设计了无模型滑模速度控制器,通过Lyapunov稳定性理论证明该控制器的稳定性。同时,为削弱传统扩展滑模观测器对新型超局部模型中未知量观测的抖振,提高控制精度,设计超螺旋滑模观测器(super-twisting sliding mode observer,STSMO)对未知量进行在线辨识并实现前馈补偿。最后,将传统滑模控制、基于传统扩展滑模观测器的无模型控制算法与所提方法进行仿真和硬件在环实验对比,结果表明所提方法改善了PMLSM控制系统的动态响应性能,具有较强的鲁棒性。

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。

IPMSM自适应超螺旋滑模永磁磁链观测器设计与研究

针对传统滑模磁链观测器(SMO)观测内置式永磁同步电机磁链容易受参数变化而出现观测误差的问题,以定子电流作为状态方程,构建一种自适应超螺旋滑模观测器(STA-SMO)。通过滑模等值理论对永磁磁链进行重构,实现永磁磁链的在线辨识,通过Lyapunov函数推导出定子电阻自适应律。结果表明:所设计的自适应STA-SMO相较于传统SMO,克服了电阻参数变化对磁链观测的影响,有效抑制了抖振,提高了辨识精度。

永磁同步电机改进无模型超螺旋滑模控制

针对永磁同步电机在复杂工况下控制性能下降问题,提出一种改进型无模型超螺旋非奇异快速终端滑模控制(IMFNFTSMC)算法。首先,建立复杂工况下的SPMSM数学模型;其次,提出新型超局部模型,与二阶超螺旋控制律(ST-)和非奇异快速终端滑模面(NFTSM)结合,设计转速环IMFNFTSM控制器,在减小滑模抖振的同时加快系统收敛速度;为加强控制精度,设计超螺旋扩展滑模扰动观测器(STESMDO)对系统扰动进行估计并前馈补偿;最后,通过仿真及RT-LAB实验对所提方法和PI以及传统无模型非奇异终端滑模控制算法(MFNFTSMC)进行对比,证明了所设计算法的有效性和优越性。

基于改进型超螺旋滑模线性自抗扰的永磁同步电机速度控制研究

为提升永磁同步电机调速系统中的动态响应性能和抗扰性能,提出了一种改进型超螺旋滑模线性自抗扰控制(STSM-LADRC)策略。该策略利用滑模变结构原理对LADRC中的线性扩张状态观测器(LESO)和线性状态误差反馈(LSEF)控制律进行优化。首先,设计了STSM-LESO,采用STSM控制算法对LADRC中的LESO进行改进,以提高观测器观测性能从而增强控制器的抗干扰能力;其次,利用STSM控制算法代替原有的LSEF控制律,提高控制器的动态响应性能,同时使用tanh函数替换超螺旋滑模算法中的sign函数进一步削弱滑模固有抖振,提高系统的稳定性;然后,使用李雅普诺夫理论对所提控制策略进行稳定性分析;最后,基于Matlab/Simulink仿真平台进行验证。仿真结果表明,与传统的LADRC和其他控制器相比,所提控制策略具备更好的动态响应性能和抗扰性能。

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。