基于负载观测器的永磁同步电机伺服系统积分终端滑模控制

为了优化永磁同步电机(PMSM)伺服系统控制性能,提出了基于负载观测器和积分终端滑模控制器的复合控制策略。首先,建立了考虑负载扰动的PMSM模型。然后,基于滑模面和趋近律设计了积分终端滑模控制器;为了抑制负载扰动,引入负载转矩观测器,并通过李雅普诺夫定理证明了系统具有稳定性并可在有限时间内收敛。最后,仿真结果表明该控制策略的位置跟踪精度更高,响应速度更快,抗负载能力更强。

基于ESO的永磁同步电机伺服系统快速终端滑模控制

为了优化永磁同步电机(PMSM)伺服系统的控制性能,本文提出了一种基于非奇异快速终端滑模控制(NFTSMC)和扩张状态观测器(ESO)的复合控制策略.论文首先建立了考虑集总扰动的永磁同步电机数学模型,根据所定义的非奇异终端滑模面和趋近律,设计了位置跟踪控制器,所设计的控制器采用非级联结构替代了传统的位置环和速度环控制器,并通过李亚普诺夫定理证明了稳定性和有限时间内收敛.为了进一步提高系统的抗扰动性能,本文引入了扩张状态观测器来估计系统扰动并将其应用于前馈补偿.然后,文章对系统整体进行了稳定性证明.最后,文章完成了基于所设计控制器的仿真和实验验证.结果表明,该控制器具有良好的位置跟踪性能且收敛速度快,对外部干扰具有强鲁棒性.

基于复合控制的永磁同步电机伺服系统设计

由于传统的三环控制方法已不能满足伺服系统快速响应和高精度的要求,提出一种微分前馈和位置环带微分项的负反馈相结合的复合控制策略。针对负载扰动问题,设计带状态反馈误差微分项的负载转矩观测器。实验与仿真表明:该控制策略的跟踪精度更高,响应速度更快,抗负载能力更强。

一种永磁同步电机伺服系统双内核控制结构设计

针对永磁同步电机伺服系统的控制要求,设计了一种DSP+FPGA的双内核控制结构。在充分考虑DSP和FPGA的芯片特点和资源的基础上,合理划分了系统的控制任务,基于总线空间和分级中断的通信方式实现了内核之间的数据交换。双内核的控制结构简化了系统电路,进一步提高了全数字化程度,增强了系统的稳定性,为伺服系统的设计提供了一种新的方法。

交流永磁同步电机伺服系统的线性化控制

提出了交流伺服系统自适应反馈线性化的控制方案 ,通过将在线估计的参数应用于坐标变换和非线性状态反馈 ,达到了线性化控制的目的 ;讨论了增强参数收敛性问题。

永磁同步电机伺服系统抗扰动自适应控制

为使永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)伺服系统能够满足某些驱动场合时变惯量、时变负荷的工作特性,提出一种具有抗扰动作用的自适应转矩控制方法。针对时变惯量,采用朗道离散时间递推算法对惯量进行实时估计,然后用辨识得到的惯量当前值依照规则对速度控制器各参数进行整定,使伺服系统在惯量发生变化时仍具有良好的动静态性能。针对时变负荷,采用一种简单的降维负载观测器对负载力矩进行辨识,并用辨识得到的负载力矩值对变载引起的速度扰动进行自适应补偿,以提高系统的鲁棒性。以一台面贴式永磁同步电机为对象进行试验,结果表明所提出的自适应算法有效,参数辨识的收敛速度较快,该方案所采用的补偿措施对系统参数变化和扰动等有很强的鲁棒性,能应用在一些时变负荷、时变惯量的驱动场合。

永磁同步电机伺服系统中电机启动过程分析

分析了矢量控制下永磁同步电机启动过程各阶段电流、电压、速度的变化规律和影响因素.线性加速阶段决定启动速度,可通过设置电机能够承受的最大启动力矩以加快启动过程.电流建立阶段的电流响应主要取决于直流母线电压.速度调整阶段电机进入稳定运行的时间取决于调节器的参数.加大为电机供电的整流器滤波电容并采用三相供电,可减小直流电压的动态下降.仿真和实验证实了以上分析结果.

永磁同步电机伺服系统的自适应滑模最大转矩/电流控制

为了增强永磁同步电机(PMSM)伺服系统的抗干扰能力,本文设计了一种基于最大转矩/电流(MTPA)原理的自适应滑模控制器.控制器根据MTPA控制方法确定定子直轴和交轴电流,并利用滑模控制增强了系统的抗干扰能力,但同时给系统带来抖振.为了削弱系统抖振,设计了一种改进的自适应滑模趋近律用于位置控制.为了增加控制器的实用性,MTPA控制采用函数曲线拟合法.仿真结果表明,所提出的控制器有效增强了系统的动态性能、稳态性能及鲁棒性,并有效削弱了滑模控制带给系统的抖振.

零航速减摇鳍永磁同步电机伺服系统广义预测控制

为提高系统的可靠性,探索了电伺服系统在零航速下减摇鳍上的应用,并根据减摇鳍的负载特性选择了驱动电机的种类。由于零航速减摇鳍的工作环境和负载特性比较复杂,为提高电伺服系统的动态性能和对参数扰动的鲁棒性,建立了永磁同步电机传动系统的受控自回归积分滑动平均(controlled auto regressive integrated moving average,CARIMA)模型,实现了电伺服系统的广义预测控制。由于浪级较高时电机驱动能量不足,所以对伺服系统输入输出的约束条件进行了分析,在此基础上提出了一种考虑约束的改进控制算法。仿真结果表明,广义预测控制器能够改善伺服系统的动态性能,提高零航速减摇鳍的减摇效果。

交流永磁同步电机伺服系统的变结构控制

运用变结构控制理论 ,分析和设计永磁同步电机磁场定向交流伺服系统 ,并采用了基于观测器重构状态的控制方案。仿真实验表明 ,采用变结构控制的伺服系统响应速度快 ,控制精度高 ,对负载变化和自身参数扰动具有较好的鲁棒性 ,其调速和定位性能明显优于传统的控制方法。

永磁同步电机伺服系统的自适应模糊滑模控制

针对永磁同步电机伺服系统的跟踪控制问题,提出了一种基于扰动观测器的自适应模糊滑模控制方法.通过扰动观测器估计等效扰动,改善了系统的动态性能和稳态性能,并且只需要等效扰动的变化有界,而不是为零,放宽了要求;根据模糊控制原理引入3条模糊规则,在保证滑模条件的前提下有效地削弱了抖振;采用自适应策略估计模糊系统参数的最优值,简化了控制器的设计.实验结果表明,与常规自适应模糊滑模控制相比,本文提出的控制方法不仅能够有效地减小跟踪误差,而且能够改善参数估计过程,保证了参数估计的有界性.

自适应神经元实现的直线永磁同步电机伺服系统的预见前馈补偿

介绍了高精度微进给直线永磁同步电机伺服系统的 IP位置控制 ,提出了对该系统的最优预见前馈补偿 ,以提高系统的跟踪性能。为了能适应系统参数的变化 ,采用自适应神经元来实现预见前馈补偿。自适应神经元的输入向量为预见步数 ,权值为预见前馈系数 ,权值具有明确的物理意义 ,而且权的初始值不是随机数 ,而是系统在额定情况下算出的预见前馈系数 ,从而加快了神经元的调整速度 ,提高了系统的跟踪能力。

永磁同步电机伺服系统的自适应PI调节器控制

随着电力电子技术和现代控制理论的发展,永磁同步电机(PMSM)构成的交流伺服系统得到了广泛应用。在一些工业现场,由于无法离线测得电机的一些参数,使得传统的PI调节器设计难度增加。此外,随着温度的升高,PMSM电感、电阻发生变化,传统PI调节器的定参数控制,将无法达到预期的控制效果。设计了一种基于在线参数辨识的自适应PI调节器,采用最小二乘法原理,实时获得电机参数,根据PI调节器最优化设计,不断更新PI调节器参数,使系统的鲁棒性增强。通过仿真和硬件系统实验,证明了该方法的可行性,系统在参数发生变化时具有良好的自适应能力。

永磁同步电机伺服系统自适应迭代学习控制

针对执行重复性任务的永磁同步电机伺服系统,由于参数摄动、随机扰动等不确定因素影响导致的跟踪精度下降,误差发散问题,提出一种自适应迭代学习控制方法.该方法在PD型反馈控制的基础上增加自适应迭代项对控制律中未知参数进行迭代学习,减少不确定因素对系统性能的影响.建立了含有不确定性扰动的系统模型和PMSM自适应迭代学习控制系统,并且基于Lyapunov稳定性理论,分析了该方案的收敛性.结果表明,与传统PD型ILC相比,该方法收敛速度更快,跟踪精度更高,可有效改善系统的性能.

滑模控制的永磁同步电机伺服系统一体化设计

为解决传统滑模变结构控制的永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)位置伺服系统中速度不控或控制律设计复杂的问题,提出一种简化的位置、速度控制器一体化设计方法。分析常规变结构伺服系统中位置、速度滑模控制器设计的思想和方法,并利用状态变量间的对应关系改进传统滑模面。借鉴经典PID伺服系统的控制思想,综合设计系统的外环控制器,实现精确的位置定位及速度控制。在此基础上,采用积分及前馈等补偿策略以消除变结构系统中固有的抖振现象,并提高了系统的动态特性和鲁棒性。仿真和实验结果均验证了文中所提出方法的正确性及控制策略的有效性。

表贴式永磁同步电机伺服系统电流环设计

电流环直接影响表贴式永磁同步电机(surfacepermanent magnet synchronous motor,SPMSM)伺服系统的电流波形和电磁转矩,使系统的动、静态性能变差。当系统运行工况变化使得电机电感饱和时,电流环中含有电感参数的解耦项就会失效。从合成矢量的角度出发,提出了一种同步dq旋转坐标系下无需电感参数的电流解耦调节器,实现了无电感参数解耦控制,改善了SPMSM系统的动态性能。另外,由于死区、电机制造工艺、磁场饱和等原因,电机电流中含有影响系统性能的5、7、11、13等低次谐波。提出了同步旋转dq坐标系下比例积分+比例谐振(proportionalintegral+proportional resonance,PI+PR)的电流复合调节器,对低次电流谐波进行闭环调节,从而显著减小了谐波电流,改善了系统性能。仿真分析和实验结果均验证了该方案的可行性。

基于一种改进型滑模变结构控制的永磁同步电机伺服系统研究

针对动态滑模面与变指数趋近律存在的缺陷,研究一种新型积分速度滑模控制器,并结合开关函数对设计的控制器做进一步改进,最后将这种新型滑模控制器应用于永磁同步电机伺服系统的速度环中。利用Matlab搭建伺服系统仿真模型,仿真结果表明:设计的新型滑模控制器调速性能要优于传统PI和变指数滑模控制,它不仅能有效抑制滑模变结构固有的抖振,还增强了控制系统的快速性和鲁棒性。

永磁同步电机伺服系统混合鲁棒方差控制

为了克服传统H∞鲁棒控制在控制系统设计中未考虑系统的动态特性和稳态精度的缺陷,探讨了H∞鲁棒控制在永磁同步电机伺服系统中的应用,建立了永磁同步电机伺服系统在参数摄动且存在干扰情况下的不确定线性模型,设计了一种混合鲁棒方差控制器。采用状态反馈鲁棒方差控制器作为主控制器,将系统的闭环极点配置于特定圆盘区域,保证系统良好的动态性能;通过干扰状态观测器实时估计系统负载转矩并补偿电流来提高稳态精度。仿真和实验结果表明:该混合控制策略在参数摄动和负载扰动的情况下具有快速的动态性能,相对于仅采用状态反馈鲁棒方差控制器,稳态精度由4%提高到0.5%,鲁棒性强,结构与算法实现简单。

永磁同步电机伺服系统的单神经元自适应分数阶PDμ控制

针对以永磁同步电机为执行机构的位置伺服系统,提出了一种单神经元自适应分数阶PDμ控制器。首先建立了永磁同步电机位置伺服系统的简化模型,然后利用神经元自适应及自学习的能力,将单神经元自适应算法与分数阶控制理论相结合,完成了单神经元自适应分数阶PDμ控制器,选择了3个单神经元分别对分数阶PDμ控制器的3个参数进行在线自适应整定,控制器的参数可以根据系统的偏差进行实时调整。仿真结果表明,本方法可使系统获得更好的跟踪特性、抗扰特性及鲁棒特性。

交流永磁同步电机伺服系统模糊PID控制

分析了永磁同步电机(PMSM)在d-q轴的数学模型,结合传统PID控制和模糊PID控制的优点,根据永磁同步电机伺服控制系统随着负载变化或干扰因素影响,引起其对象特性参数或者结构发生改变,从而建立PID参数自调整的推理规则,设计了PMSM伺服控制系统的模糊PID参数自适应控制器。仿真结果表明,模糊PID控制器与传统PID控制器相比具有更好的动态稳定性,对外界干扰具有较强的鲁棒性。