基于扩张状态观测器的永磁同步电机滑模变结构位置伺服控制--《新型工业化》2015年08期
基于扩张状态观测器的永磁同步电机滑模变结构位置伺服控制
【摘要】：针对带有未知摩擦力矩和模型不确定的永磁同步电机位置伺服系统,提出两种基于扩张状态观测器的滑模变结构位置伺服控制策略。在系统存在状态未知和非线性特性有界的情况下,设计扩张状态观测器来观测系统的未知状态和非线性不确定项,并根据观测值设计降阶线性滑模控制和无抖振全阶滑模控制两种控制方法。仿真结果表明,降阶滑模控制方法控制精度较高且鲁棒性较强,而全阶滑模控制方法可以有效消除滑模控制中的抖振问题,便于实际应用。
【作者单位】：
【关键词】：
【基金】：
【分类号】：TM341【正文快照】：
0　引言永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)具有体积小、结构简单、气隙磁密高、转矩惯量大等优点,因此在诸如机器人,航天飞行器以及升降机等高性能系统的应用中已经取代直流电
机,成为近些年来的研究热点[1-3]。由于永磁同步电机位置伺服控制系统本身具
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基于降阶负载扰动观测器的永磁同步电机控制
作者：章玮,王伟颖 日期：
14:22:07.0
浏览：798&&&&
基于降阶负载扰动观测器的永磁同步电机控制
章玮,王伟颖
（浙江大学 电气工程学院，浙江 杭州& 310027）
摘要：针对永磁同步电动机(PMSM)的负载扰动问题，提出了一种基于降阶负载扰动观测器的永磁同步电机前馈控制方法。通过设计降阶负载观测器来实时观测电机负载转矩变化，并将观测值作为电流前馈补偿来增加系统鲁棒性；考虑到转动惯量对观测器的影响，引入了梯度校正参数估计法，对电机的转动惯量进行了实时辨识；最后,将负载转矩观测与永磁同步电机的矢量控制相结合，对永磁同步电机的q轴分量进行了转矩前馈补偿以提升系统的动态性能。仿真结果表明,采用梯度校正参数估算法能快速准确地迭代计算永磁同步电机的转动惯量，所设计的降阶负载扰动观测器能有效地估计转矩变化。研究结果表明，基于降阶负载转矩观测器的前馈补偿与永磁同步电机矢量控制相结合，能有效地提升永磁同步电动机转速控制的鲁棒性。
关键词：降阶观测器；永磁同步电机；参数辨识
中图分类号：TM341；TH39文献标志码：A文章编号：12)07-0821-04
本文的文献著录格式：
章玮,王伟颖.基于降阶负载扰动观测器的永磁同步电机控制[J],机电工程,):821-824,832.
ZHANG Wei,WANG Wei?ying.Control of PMSM based on reduced?order disturbance observer[J],Journal of Mechanical & Electrical Engineering,):821-824,832.永磁同步电机抗负载扰动控制策略研究--《浙江大学》2012年硕士论文
永磁同步电机抗负载扰动控制策略研究
【摘要】：永磁同步电机由于具有体积小、重量轻、过载能力强等优点,矢量控制具有转矩纹波小、转速平稳、转矩控制简单等优点。所以矢量控制的永磁同步电机系统广泛应用于现代交流调速系统中。但是,永磁同步电机是一个多变量、非线性、强耦合的系统,传统PI控制器容易受电机参数变化和负载扰动等不确定因素的影响。高性能的永磁同步电机系统应能保证稳态情况下无静差,动态情况下能快速响应输入指令。因此,对于某些负荷不确定且有变化的工况下,永磁同步电机应具有一定的抗扰性。
本文首先在分析永磁同步电机数学模型的基础上,结合矢量控制技术,给出了永磁同步电机在d-q坐标系下的线性数学模型。采用转子位置定向的矢量控制算法,在Matlab/SIMULINK环境下构建了永磁同步电机矢量控制的仿真模型并通过实验对系统进行调试。其次在传统矢量控制的基础上,根据永磁同步电机的数学模型,分别提出全阶和降阶负载转矩观测器的设计方案。通过仿真对两种算法进行比较。仿真结果表明降阶负载转矩观测器设计较简单,调节参数较少,估算更精准,并对负载扰动有较好的鲁棒性。
由于负载转矩观测器的数学模型中需要用到电机的转动惯量参数,因此,为了保证负载转矩观测器的准确性,本文对永磁同步电机的转动惯量的在线辨识进行了深入的研究。本文首先分别介绍了梯度校正参数法和带遗忘因子的递归最小二乘法的原理,并研究了建立在两种算法上的电机参数辨识模型。仿真结果表明,虽然最小二乘法的辨识值收敛速度较快,但是梯度校正参数法相对于最小二乘法辨识精度更高,故本文采用梯度校正参数法。
最后本文通过对一台200W样机系统的设计与研制,进一步验证了梯度校正参数估算法能快速准确的迭代计算永磁同步电机的转动惯量,设计的降阶负载扰动观测器能有效的估计转矩变化,降阶转矩观测器的输出作为前馈量与永磁同步电机矢量控制相结合,能有效地提升永磁同步电动机转速控制的鲁棒性。
【关键词】：
【学位授予单位】：浙江大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2012【分类号】：TM341【目录】：
致谢5-6摘要6-7Abstract7-11第一章 绪论11-21 1.1 课题研究背景11-12 1.2 永磁同步电机控制系统国内外现状与发展趋势12-13 1.3 永磁同步电机抗负载扰动国内外现状13-15 1.4 永磁同步电机转动惯量辨识国内外现状15-17 1.5 本文研究意义与研究内容17-18 参考文献18-21第二章 永磁同步电机负载转矩观测器设计与实现21-47 2.1 引言21-22 2.2 永磁同步电机(PMSM)的数学模型22-26 2.3 永磁同步电机(PMSM)的控制策略26-30 2.4 永磁同步电机全维状态观测器30-34
2.4.1 全维状态观测器原理及其设计30-31
2.4.2 永磁同步电机全维状态观测器设计31-33
2.4.3 全维观测器仿真研究33-34 2.5 永磁同步电机降阶状态观测器34-40
2.5.1 降阶状态观测器原理及其设计34-36
2.5.2 永磁同步电机降阶状态观测器设计36-38
2.5.3 降阶观测器仿真研究38-40 2.6 基于负载观测器的永磁同步电机控制仿真40-42 2.7 永磁同步电机转动惯量对负载转矩观测器的影响42-44 2.8 本章小结44-45 参考文献45-47第三章 永磁同步电机转动惯量辨识47-62 3.1 引言47 3.2 基于梯度校正参数估算法的电机转动惯量辨识47-52
3.2.1 梯度校正参数法基本原理及其递推算法47-48
3.2.2 基于梯度校正的电机转动惯量的递推辨识算法48-49
3.2.3 基于梯度校正的电机转动惯量的递推辨识算法仿真实现49-52 3.3 基于最小二乘法的电机转动惯量辨识52-60
3.3.1 最小二乘法基本原理及其递推算法52-56
3.3.2 基于最小二乘法的电机转动惯量的递推辨识算法56-57
3.3.3 基于最小二乘法的电机转动惯量的递推辨识算法仿真实现57-60 3.4 本章小结60-61 参考文献61-62第四章 永磁同步电机抗负载扰动实验设计62-82 4.1 引言62 4.2 硬件系统的设计62-68
4.2.1 机侧变换器硬件整体结构64-65
4.2.2 DSP及其外围电路65-66
4.2.3 调理电路66-67
4.2.4 保护电路67-68 4.3 系统软件设计68-70 4.4 系统实验结果及分析70-80
4.4.1 矢量控制实验70
4.4.2 负载转矩观测及电流前馈补偿实验70-78
4.4.3 永磁同步电机转动惯量实验78-80 4.5 本章小结80-81 参考文献81-82第五章 总结与展望82-84 5.1 本文的主要结论和创新点82 5.2 后续研究工作展望82-84攻读硕士学位期间发表文章84
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基于降阶EKF的永磁同步电机转速和磁链观测器
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&&在​永​磁​同​步​电​机​(​P​M​S​M​)​无​速​度​传​感​器​直​接​转​矩​控​制​中​,​针​对​扩​展​卡​尔​曼​滤​波​(​E​K​F​)​算​法​复​杂​、​实​时​性​较​差​等​问​题​,​提​出​了​一​种​基​于​降​阶​扩​展​卡​尔​曼​滤​波​器​(​R​E​K​F​)​的​预​估​永​磁​同​步​电​机​磁​链​和​转​速​的​新​算​法​。​仿​真​结​果​证​明​该​算​法​不​仅​延​续​了​传​统​扩​展​卡​尔​曼​滤​波​算​法​的​优​势​,​且​算​法​更​加​简​单​,​更​易​于​数​字​化​实​现​,​鲁​棒​性​好​。
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基于新型滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制
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