基于负载转矩滑模观测的永磁同步电机滑模控制的研究

负载转矩是指电动机所驱动的载荷所需的扭矩,在电磁计算中,因情况变化而发生变化。控制负载转矩,可以克服传统滑动模式控制器的抖动、响应速度缓慢、抗干扰性能差等缺点。同时,采用一种新的趋近律和观测器来实现滑动模式的速度控制。通过永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)的建模,深入研究了其理论基础,并深入探讨了其成因及抑制措施。提出了一种具有速度偏差和开关功能的趋近律,通过离散和数学推导,得到了该结构的开关频宽和逼近时间,并在此基础上推导出其在趋近性中的参数选取区间,以这种结构为基础,采用了一种新的趋近性控制方法,控制其滑模转速。

基于滑模负载扰动观测器的USV永磁同步推进电机模糊自适应控制

为增强无人水面艇(USV)永磁同步推进电机控制系统的抗负载扰动能力,提出了一种基于模糊自适应控制和负载转矩补偿相结合的非线性转速控制策略。该策略以电机转速和q轴电流为观测对象设计滑模负载转矩观测器,将实时辨识的负载转矩观测值引入电流环中形成对参考转矩的前馈补偿,抑制未知负载扰动对控制性能的影响;同时利用模糊自适应控制不需对被控对象建立精确数学模型的优点,将其引入速度环中以提高USV推进系统的鲁棒性。通过MATLAB/Simulink仿真分析,验证了基于滑模负载扰动观测器的USV永磁同步推进电机模糊自适应控制系统方案的正确性和有效性。

永磁同步电机新型有效磁链固定时滑模扰动辨识策略

针对外界负载发生扰动时永磁同步电机矢量控制器动态性能不佳的问题,提出了一种永磁同步电机有效磁链固定时滑模负载辨识策略(FTSMLTO)。首先,结合有效磁链定义,分析了电机有效磁链模型,构建降阶有效磁链三阶扩展状态观测器,实现对电机参数依赖性的降低;然后结合固定时滑模理论构建了观测器的虚拟控制率和虚拟控制输入,实现电流误差的固定时间收敛,从而提升负载转矩动态变化时的观测精确性和速度;最后将观测到的负载转矩前馈到电流环控制器,从而实现对动态变化的负载转矩的精确观测和补偿,进一步提升控制系统的动态性能。通过数值仿真对提出的扰动辨识策略进行验证,结果发现:相较于传统滑模负载转矩观测器,所提出的固定时滑模负载观测策略观测值稳态误差小、动态性能好;采用FTSMLTO前馈补偿后相较于未补偿时转速正向超调减小约10.7%,负向超调减小约14.9%,正弦负载时超调减小约25.0%。

无人战车轮毂电机稳定性控制策略研究

为了降低无人战车轮毂电机外部受到的大负载扰动提出了基于滑模负载转矩观测器的自抗扰控制(Active Dis-turbance Rejection Control,ADRC)策略,可以即时观测负载扰动变化,并将观测到的负载转矩变化前馈至转矩电流中,从而提升了速度控制系统的响应速度、减小了转矩波动。利用Simulink软件仿真,对滑模速度控制、滑模负载转矩观测器及ADRC速度环控制进行了对比分析。根据仿真结果可知,该模型平稳度高、系统抗扰能力强。

永磁同步电机的改进无差拍预测抗扰前馈控制

针对永磁同步电机无差拍预测电流控制在实际运行中,由于所依赖的电机模型参数随负载的变化存在不匹配缺陷从而限制系统电流环性能的问题,提出一种无差拍预测电流控制与扰动前馈补偿相结合的改进控制策略。首先,以转速与负载转矩为状态变量,选取积分滑模面作为滑模切换面,与传统指数趋近律结合,设计一种滑模负载转矩观测器以实现对负载转矩的实时辨识;然后,设计一种可快速收敛的自适应系数指数趋近律以提高负载转矩观测器性能,实现速度误差的快速收敛与负载转矩的快速观测,减小观测转矩的抖振;最后,将观测所得负载转矩前馈补偿至电流控制器,以实现对模型参数不匹配及负载变化等扰动的有效补偿,同时进一步提升电流与电磁转矩对参考值的趋近速度、并减小系统抖振。数值仿真结果表明:该策略在标称参数下可使系统稳定运行,当模型参数不匹配和负载变化发生时系统仍能稳定运行;相对传统策略,若电感衰减,加载超调减小约5%,减载超调减小约10%,加速时间减少约0.02 s;电感衰减与电阻增大时,加载超调减小约6.31%,减载超调减小约10.67%,加速时间减少约0.02 s,且有更小的抖振,系统抗扰性能进一步提升。