基于扩展卡尔曼滤波的直线感应电机速度观测

为解决在直线感应电机(linear induction motor,LIM)高性能闭环控制系统取消速度传感器后,速度闭环中缺少速度反馈信息问题,在考虑LIM边端效应前提下,实现了一种基于扩展卡尔曼滤波算法的速度观测器。首先,基于考虑边端效应的三相LIM数学模型,推导出具有合适增益和协方差更新矩阵的扩展卡尔曼滤波观测器,并基于LIM的矢量控制系统,将观测器辨识的速度参数反馈到速度闭环系统中。然后,在Simulink中搭建带有速度观测器的LIM矢量控制系统模型,对观测器的辨识速度和电机实际速度进行对比。结果表明,利用辨识速度进行闭环控制可以保证系统稳定运行。在3种负载情况下,观测器的预测速度和实际速度之间的误差在0.51%~2.34%之间。对系统多种动态性能进行分析可知,基于扩展卡尔曼滤波观测器的LIM矢量控制系统,随着负载增大,预测速度的误差增大,推力误差减小,磁链幅值误差略微增大。因此,在考虑边端效应情况下,基于扩展卡尔曼滤波的观测器可以代替速度传感器实现空载和带载时的三相LIM控制。

改进速度观测器的PMSM速度波动抑制

针对编码器精度和外部扰动等导致永磁同步电机(PMSM)速度波动进而引起电机振动问题,提出了一种改进速度观测器算法抑制速度波动。结合状态观测器的原理与永磁同步电机模型,设计出速度观测器;然后,计算出合理的参数,利用转矩电流指令和电流反馈的差值等效负载扰动观测加入到速度观测器中进行改进优化,可改善编码器和外部扰动对速度波动的影响;最后,对该改进速度观测器进行仿真和实际应用分析,以验证该速度观测器的有效性。

一种用于感应电机控制的新型滑模速度观测器研究

提出一种新颖的用于感应电机控制的滑模速度观测器。与传统的滑模速度观测器相比,此观测器具有结构简单、新颖、易于实现的特点,且有效消除了在无速度传感器的电机控制系统中,运用滑模观测器所固有的高频速度抖动现象。该观测器利用电压和电流信号构成观测器估计电机转速、转子磁通值及转子磁通位置,其理论的正确性由李雅普诺夫理论证明。将其运用于采用磁场定向矢量控制方法的无速度传感器感应电机控制系统,实验证明在整个调速范围内都取得了良好的效果,系统具有良好的稳态精度及动态响应性能。

基于直接转矩控制的高性能磁链观测与速度观测

提出了一种高性能的定子磁链和转子磁链的现测方法,并在转子磁链的基础上估算出电机转速,最后将结合磁链现测的速度估计器应用到无速度传感器直接转矩控制系统中。仿真和实验结果表明,这种观测方法能够提高速度的观测精度,增强系统的鲁棒性,并使直接转矩控制系统的低速性能得到较大提高。

一种带速度观测量的GPS动态定位自适应卡尔曼滤波算法

提出了一种应用于 GPS动态定位滤波的自适应卡尔曼滤波算法 ,此自适应滤波器算法简单 ,与常规滤波器相比 ,可实现快速有效地提高 GPS定位精度。

参数不确定与有界干扰自由飘浮柔性空间机械臂基于速度观测器的奇异摄动鲁棒控制及振动抑制

讨论载体位置、姿态均不受控情况下系统参数不确定与有界干扰自由漂浮柔性空间机械臂基于速度观测器的奇异摄动鲁棒控制及振动抑制问题。利用拉格朗日方程结合动量守恒原理获得自由飘浮柔性空间机械臂系统动力学方程;用奇异摄动法将柔性空间机械臂系统分解为关于关节轨迹跟踪的慢变子系统与描述柔性杆件振动的快变子系统。以此为基础,提出含慢、快变控制项的复合控制器。将动态滑模观测器与鲁棒控制结合,获得系统慢变控制力矩实现关节轨迹跟踪。对快变子系统基于线性观测器及线性系统最优控制理论获得系统快变控制力矩实现柔性杆振动抑制。并数值仿真证实方法的有效性。该控制方案仅需精确的载体姿态、关节角位置及柔性振动模态坐标反馈,而无需测量载体姿态角速度、关节角速度及角加速度、柔性振动模态坐标导数及漂浮基位置、移动速度、移动加速度。

基于速度观测模型的可重构机械臂补偿控制

针对可重构机械臂动力学中存在的模型参数摄动和外界扰动,本文阐述了一种基于速度观测模型的模糊RBF神经网络补偿控制算法.利用Lyapunov函数给出了网络的权值、隶属度函数中心和宽度倒数的在线更新律,并证明了所提出的观测模型及其补偿控制算法的最终一致有界性.最后以RRP(revolute-revolute-prismatic)构形的可重构机械臂为例,通过仿真研究了算法对轨迹跟踪问题的有效性,同时与基于速度观测模型的RBF神经网络补偿控制进行了仿真对比及分析,给出了神经网络和模糊神经网络在可重构机械臂轨迹控制应用中各自的优缺点.

基于速度观测器的GMS摩擦模型辨识与补偿

摩擦是伺服系统在低速运动时精度降低的主要非线性因素之一。采用基于模型的摩擦补偿可以有效地预测摩擦力,并实现误差补偿,因此利用可全面描述系统摩擦力的GMS摩擦模型预测伺服系统的摩擦力。为提高此模型参数的辨识精度,设计了全维速度观测器提供反馈速度信息,克服低速时速度测量误差带来的影响;并基于此观测器,给出了GMS摩擦模型的参数辨识的实验方法。为验证所提出的摩擦补偿及辨识方法的有效性,在一新型的空间大型末端执行器的拖动系统进行了拖动实验。实验结果表明,通过此摩擦模型补偿,可使拖动系统的位置跟踪精度优于0.02 mm,与具有固定参数的Stribeck摩擦模型相比,位置跟踪精度提高超过30%。

一种异步电机自适应线性神经元速度观测器

针对电动汽车驱动用交流异步电机的无速度传感器矢量控制系统,提出一种自适应线性神经元(ADALINE)速度观测器。首先建立三相异步电机的数学模型,然后在电压模型与电流模型所构成参考自适应(MRAS)速度观测器的基础上,以转子磁链的广义误差作为速度观测器的输入,利用ADALINE算法作为系统自适应律,推导出神经网络权重的自动修正方法,保证在宽调速范围内均能获得准确的电机速度观测值。最后通过建立仿真模型与搭建实验平台进行验证,结果一致表明在高速和低速情况下速度观测值均能准确跟随实际值,动态性能良好,证明所提出的理论分析以及观测器实现方法的可行性与正确性。

感应电机无速度传感器控制自适应速度观测器

理论与实践证明自适应速度观测器是实现高性能的感应电动机无速度传感器控制系统的有效方法之一。由于该系统的非线性性质,在观测器设计以及系统应用中还有许多有待解决的问题。针对此类问题,从理论联系实际的角度,分析现有的电机磁链、速度观测器理论的要点及其成果,如建模的条件、自适应速度估计算法及其物理性质、系统稳定性分析、线性化方法、以及观测器参数的辨识等。同时,给出了实验结果、指出了这些内容中尚存的相关问题。

基于扩展卡尔曼滤波的汽车质心侧向速度观测器

基于HSRI轮胎模型,建立了一种简化的、适用于实时运算的非线性轮胎力估计方法。推导了四轮两自由度汽车模型动力学方程。运用扩展卡尔曼滤波方法建立了汽车质心侧向速度观测器。汽车动力学综合仿真平台的仿真结果显示,采用非线性轮胎力估计方法能显著提高估计的精度。实车试验结果表明,该观测器估计结果的准确性和运算效率能满足DSC控制的要求。

基于速度观测的最大风能跟踪方法

通过对风能转换过程的分析,找出影响输出功率的主要因素。采用坐标变换的方法,对输出功率进行有功、无功分解,通过对有功功率的极值求取,找出最大风能跟踪控制与转速的关系式。采用无速度传感器的观测方法,实施转速的预测和调整控制。采用可控逆变的交直交结构设计最大风能跟踪控制系统。经仿真实验验证,所提出的控制策略简单有效、具有良好的动态性能。

带有EKF速度观测的P型迭代学习直线伺服系统

针对永磁直线同步电机伺服系统,采用P型迭代学习控制律下的位置-速度控制器,实现参考位置信号的跟踪控制。详细分析了永磁直线伺服系统的数学模型,在此基础上给出迭代学习直线伺服系统的收敛性定理。同时避免位置信号微分运算的不准确结果,给出推广卡尔曼滤波器观测直线速度的方法。采用matlab和dSPACE方法对迭代学习直线伺服系统进行仿真研究,仿真结果表明迭代学习控制能够保证系统性能在不断学习中提高,系统具有很好的动态响应和学习能力。

新型异步电动机滑模变结构速度观测器的研究

提出了一种新型异步电动机滑模变结构速度观测器,利用定子电流计算值与实际值的偏差来计算电动机的转速。该观测器由转子磁链观测、定子电流计算和滑模控制器3部分组成,其中转子磁链观测部分采用改进的电压模型,有效解决了传统电压模型固有的直流偏置误差和初始值积分误差问题,实现磁链的准确观测。最后,结合异步电动机无速度传感器的矢量控制系统对该速度观测器进行验证,仿真结果证明该方案具有响应速度快、稳态精度高和鲁棒性强等优点。

车辆转向与驱动综合控制及横向速度观测器的设计

为了实现复杂工况下车辆自动跟踪控制,建立了纵横向耦合车辆模型,研究了车辆在弯道变速行驶工况的动力学耦合控制问题,根据滑模控制以及动态表面控制理论,提出了一种基于车辆转向与驱动控制的综合控制器,并针对横向车速不可测,设计了横向速度观测器。仿真结果表明该综合控制器具有良好跟踪性能,在复杂工况下表现出较好的动、静态特性。

基于位置和速度观测的空间稳定系统快速对准

空间稳定系统是高精度长航时导航技术的关键,快速对准是其工程应用的重要功能之一。研究了基于位置和速度观测的系统快速对准方法。基于Wahba定姿原理设计平台姿态角的粗估计算法,研究了系统水平通道误差模型的短时可观测性,并据此设计一个可实时估计平台失准角初值、水平位置和速度误差的7维精对准Kalman滤波器。计算机仿真和动态试验结果表明,所述快速对准方法可估计较大的平台失准角(3°量级),同时适用于系泊和海上应急启动情况;在动态条件下精对准2 h,精度即满足指标要求,具有较强的工程应用价值。

飘浮基两杆柔性空间机械臂基于速度观测器的增广自适应控制

讨论了载体位置、姿态均不受控情况下,存在外部扰动漂浮基两杆柔性空间机械臂的基于速度观测器的增广自适应运动控制与振动最优控制问题。选择合适的联体坐标系,利用Lagrange方法并结合动量守恒原理建立了飘浮基两杆柔性空间机械臂系统的动力学方程。利用奇异摄动法,将两杆柔性空间机械臂系统分解为一个关于载体姿态、关节轨迹跟踪的慢变子系统与一个描述柔性杆振动的快变子系统。以此为基础,提出了一个包含慢变控制项与快变控制项的复合控制器。利用自适应滑模观测器得到慢变子系统的观测速度向量,基于这个观测速度向量设计得到系统的增广自适应慢变控制律来实现关节轨迹的跟踪。利用线性观测器得到快变子系统的观测速度向量,基于这个观测速度向量并运用线性系统的最优控制理论得到了系统的快变控制律来实现柔性杆振动最优控制。系统的数值仿真证实了方法的有效性。该控制方案不需直接测量关节角速度、关节角加速度与柔性振动模态坐标导数以及漂浮基的位置、移动速度、移动加速度。

无刷直流电机速度观测器的设计

基于无刷直流电机的线性时变多输入一多输出 ( MIMO)模型 ,提出一种速度观测器的设计方案。该速度观测器是线性的全维状态观测器 ,具有算法简单、收敛性好、观测精度高的特点。

带有速度观测器的风力发电系统风能捕获控制

为了最大化捕获风能和省去安装机械传感器的花费,提出了基于直接转矩控制理论框架的速度观测器风能捕获控制策略。这个策略能有效克服系统参数变化和风速波动不确定性的影响,实现风速跟踪控制。以2 MW直驱永磁风力发电机组作为研究对象,进行了仿真实验研究。结果表明,提出的控制策略可以实现快速风速跟踪和准确地估计转速,且对于风速变化的未知干扰具有较强的鲁棒性。

一种新型的磁链与速度观测器在异步电机直接转矩控制系统中的应用

文章将定子磁链观测器应用于直接转矩控制系统中 ,取代了传统的积分器。同时 ,依据磁链观测器的输出电流设计出一种新型的速度观测器。针对 1.1k W异步电机 ,采用数字信号处理器 DSP(TMS32 0 C32 )进行了数字化实现。仿真与实验表明 ,该方案对电机定子磁链的观测精度高 。