表贴式永磁同步电机全阶滑模观测与控制策略 被引量：39

1

作者 王要强 冯玉涛 +1 位作者 秦明 李明辉 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第24期5688-5699,共12页

为了解决永磁同步电机控制系统中传统滑模观测器在转子位置估计时存在的抖振问题,以定子电流和反电动势为状态变量,提出一种以边界层可变的双曲正切函数为切换函数的全阶滑模观测器,可以削弱系统抖振,有利于电机反电动势的准确观测;引... 为了解决永磁同步电机控制系统中传统滑模观测器在转子位置估计时存在的抖振问题,以定子电流和反电动势为状态变量,提出一种以边界层可变的双曲正切函数为切换函数的全阶滑模观测器,可以削弱系统抖振,有利于电机反电动势的准确观测;引入锁相环控制算法对转子位置和转速进行估算,避免了滤波器的引入而导致的相位误差问题;针对速度控制,采用具有扰动观测和补偿能力的滑模速度控制器替代传统速度控制环中的恒参数PI控制器,以改善系统动态性能。仿真与实验结果验证了所提观测器与控制策略的正确性与有效性。 展开更多

关键词 表贴式永磁同步电机 全阶滑模观测器 滑模控制器 鲁棒性

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一种改进的永磁同步发电机模型预测直接转矩控制方法 被引量：28

2

作者 郭磊磊 张兴 +1 位作者 杨淑英 谢震 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第18期5053-5061,5130,共9页

传统的永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)模型预测直接转矩控制方法(model predictive direct torque control,MP-DTC)通常在同步旋转dq坐标系上实现预测控制,这导致该算法需要复杂的坐标变换单元,且对发电... 传统的永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)模型预测直接转矩控制方法(model predictive direct torque control,MP-DTC)通常在同步旋转dq坐标系上实现预测控制,这导致该算法需要复杂的坐标变换单元,且对发电机的参数变化较敏感。针对这一问题,提出了一种改进的PMSG MP-DTC方法。该方法首先采用全阶滑模观测器在静止坐标系上观测等效反电动势,然后根据观测的等效反电动势和采样的定子电流实现静止坐标系上的定子磁链和转矩预测,从而避免了复杂的坐标变换运算,提高了参数鲁棒性,改善了系统的动态特性。实验结果表明,所提算法有效提高了系统的动态特性和参数鲁棒性,并明显减小了计算负担。 展开更多

关键词 永磁同步发电机 模型预测直接转矩控制 同步旋转坐标系 静止坐标系 全阶滑模观测器

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永磁同步发电机无速度传感器控制 被引量：22

3

作者 张兴 郭磊磊 +1 位作者 杨淑英 曹仁贤 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第21期3440-3447,共8页

基于二阶滑模观测器的永磁同步电机无速度传感器控制需要对估计的反电动势进行低通滤波和补偿,这增加了系统复杂性,并使估计的转子位置受转速估计误差影响严重。为此,提出了一种基于有效反电动势的全阶滑模观测器。该观测器具有二阶低... 基于二阶滑模观测器的永磁同步电机无速度传感器控制需要对估计的反电动势进行低通滤波和补偿,这增加了系统复杂性,并使估计的转子位置受转速估计误差影响严重。为此,提出了一种基于有效反电动势的全阶滑模观测器。该观测器具有二阶低通滤波的特性,可滤除估计的有效反电动势中含有的高频滑模噪声,无需再外加低通滤波器。然后可采用锁相环直接获得转子位置,实现无速度传感器控制。此外,该方法可以通过合理设计滑模增益,提高转子位置估计对转速估计误差的鲁棒性。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 风力发电 永磁同步发电机 无速度传感器 全阶滑模观测器 锁相环

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改进滑模观测器的永磁同步电机矢量控制 被引量：15

4

作者 祝新阳 曾国辉 +2 位作者 黄勃 刘瑾 韦钰 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2020年第6期708-713,721,共7页

为了解决传统滑模观测器在永磁同步电机转子位置和转速估算时存在的抖振问题,提出了一种改进滑模观测器的永磁同步电机矢量控制方法.通过改进传统滑模观测器,设计了全阶滑模观测器,省去了传统滑模观测器在转子角度和转速估算前需要增加... 为了解决传统滑模观测器在永磁同步电机转子位置和转速估算时存在的抖振问题,提出了一种改进滑模观测器的永磁同步电机矢量控制方法.通过改进传统滑模观测器,设计了全阶滑模观测器,省去了传统滑模观测器在转子角度和转速估算前需要增加的低通滤波器.为了解决抖振问题,在改进滑模观测器中使用sigmoid函数作为切换函数,有效减小了抖振.引入模糊控制,根据转速和反电动势的关系,将转速和转速的变化率作为控制量,滑模增益作为输出量,从而柔化了控制信号实现了减小抖振的目的.转子角度和转速估算采用了改进型锁相环提高了锁相环的精度.仿真结果验证了改进观测器的有效性,对比传统滑模观测器将抖振减小了54.75%. 展开更多

关键词 永磁同步电机 全阶滑模观测器 模糊控制 改进型锁相环

原文传递

电传动车辆轮毂电机恒转矩弱磁控制策略 被引量：10

5

作者 赵其进 廖自力 +3 位作者 苗成林 刘春光 解建一 蔡立春 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期195-202,共8页

为了实现电传动装甲车用轮毂电机的高性能控制,开展先进的矢量控制方案研究.为了获得良好的转矩、转速动态性能,采用转矩控制模式,设计基于全阶滑模观测器的电磁转矩估计方法.基速以下,驱动系统采用最大转矩电流比(MTPA)控制策略,当转... 为了实现电传动装甲车用轮毂电机的高性能控制,开展先进的矢量控制方案研究.为了获得良好的转矩、转速动态性能,采用转矩控制模式,设计基于全阶滑模观测器的电磁转矩估计方法.基速以下,驱动系统采用最大转矩电流比(MTPA)控制策略,当转速大于基速时,结合轮毂电机的控制需求,提出并设计新颖的恒转矩前馈结合电压反馈的电流补偿弱磁控制方案.基于90 kW内置式永磁同步电机(IPMSM)开展实验研究.结果表明,所设计的转矩观测器能够保证较高的观测精度,误差基本小于5 N·m;电机转矩的跟随性能较好,动态误差小于5%;电机能够由MTPA运行模式平滑过渡到弱磁模式,严格按照所规划的弱磁路线运行.在运行过程中,轮毂电机的转矩控制性能良好,转速响应快,能够满足电传动车辆的控制需求. 展开更多

关键词 轮毂电机 转矩控制 全阶滑模观测器 转矩估计 恒转矩弱磁

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三相永磁同步电机单电流传感器矢量控制策略 被引量：6

6

作者 许观达 肖飞 +1 位作者 连传强 刘计龙 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2022年第23期104-111,共8页

为提高三相永磁同步电机单电流传感器条件下的控制性能,提出了一种基于全阶滑模观测器和准比例谐振调节器的电流重构方法。该方法首先在两相静止坐标系下以电流和扩展反电动势为观测量,建立了全阶滑模观测器的数学模型。然后利用准PR调... 为提高三相永磁同步电机单电流传感器条件下的控制性能,提出了一种基于全阶滑模观测器和准比例谐振调节器的电流重构方法。该方法首先在两相静止坐标系下以电流和扩展反电动势为观测量,建立了全阶滑模观测器的数学模型。然后利用准PR调节器对未知相电流误差进行重构,以获得全阶滑模观测器所需要的电流误差信息。最后利用观测器估计的电流信息实现高性能的闭环矢量控制,并给出了观测器和准PR调节器的参数设计方法。相较于传统的低通滤波器与PI调节器的控制方法,所提方法实现简单并且避免了低通滤波器造成的相位滞后和幅值衰减问题。半实物实时仿真结果表明,新方法在不同工况下的dq轴电流谐波减小10%~20%,并且具有更高的转矩控制精度和更好的动态性能。 展开更多

关键词 永磁同步电机 单电流传感器 全阶滑模观测器 准比例谐振调节器 矢量控制

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基于新型双滑模结构的永磁同步电机控制策略

7

作者 陈先福 梁泉 +2 位作者 黄新宇 李炜鑫 蔡年杰 《微电机》 2024年第2期41-49,共9页

针对传统永磁同步电机无感矢量控制系统中存在转速超调、强抖振以及鲁棒性差等问题,在位置环提出了一种以边界层可变的分段函数作为切换函数的新型全阶滑模观测器(NFSMO)并引入模糊控制模块实现对新切换函数边界层的自适应调节,使系统... 针对传统永磁同步电机无感矢量控制系统中存在转速超调、强抖振以及鲁棒性差等问题,在位置环提出了一种以边界层可变的分段函数作为切换函数的新型全阶滑模观测器(NFSMO)并引入模糊控制模块实现对新切换函数边界层的自适应调节,使系统的高频抖振问题得到有效削弱以及提高了转子位置的观测精度;在速度环提出了一种新型趋近律与改进型扩展状态观测器(IESO)相组合的新型速度滑模抗扰动控制器(NSMDC),结合最大转矩电流比(MTPA)拟合模块能够有效降低扰动误差对系统造成的影响,提高系统的稳态性能。仿真结果表明:与传统方法相比,新型双滑模控制方法不仅能够有效改善系统的滑模抖振,且具有更优的抗干扰性和稳定性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 全阶滑模观测器 滑模抗扰动控制器 最大转矩电流比 双滑模控制

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基于扩张状态观测器的轮式移动机器人全阶滑模控制 被引量：4

8

作者 郭一军 俞立 徐建明 《重庆邮电大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2017年第3期382-388,共7页

针对存在模型参数摄动和外部有界扰动不确定因素影响下的非完整移动机器人轨迹跟踪控制问题,提出一种基于扩张状态观测器的全阶滑模移动机器人轨迹跟踪控制方法。通过坐标变换将耦合的系统动力学模型转化为2个独立的子系统,再将模型参... 针对存在模型参数摄动和外部有界扰动不确定因素影响下的非完整移动机器人轨迹跟踪控制问题,提出一种基于扩张状态观测器的全阶滑模移动机器人轨迹跟踪控制方法。通过坐标变换将耦合的系统动力学模型转化为2个独立的子系统,再将模型参数摄动和外部有界扰动不确定因素扩张为一个新的变量,进而分别对2个子系统设计扩张状态观测器用于估计并补偿系统的总和扰动,抑制其对系统控制性能的影响,结合滑模控制理论设计基于扩张状态观测器的全阶滑模控制器,保证系统输出稳定跟踪给定信号且消除传统滑模控制中抖振突出的问题,提高系统滑动模态的品质。仿真对比结果验证了所设计控制方法的优越性和有效性。 展开更多

关键词 轮式移动机器人 轨迹跟踪 全阶滑模 扩张状态观测器

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装甲车用轮毂电机转矩观测及无位置传感器改进控制 被引量：4

9

作者 赵其进 魏曙光 +1 位作者 廖自力 苗成林 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第18期252-263,共12页

为提高电传动装甲车辆驱动系统的运行可靠性,开展永磁同步电机无位置传感器控制策略研究。针对传统脉振高频注入法包含多个滤波器,算法及程序复杂冗余的问题,提出一种改进的位置辨识方法,节省了控制系统的软、硬件资源;此外,为优化轮毂... 为提高电传动装甲车辆驱动系统的运行可靠性,开展永磁同步电机无位置传感器控制策略研究。针对传统脉振高频注入法包含多个滤波器,算法及程序复杂冗余的问题,提出一种改进的位置辨识方法,节省了控制系统的软、硬件资源;此外,为优化轮毂电机的转矩动态跟随性能,采用基于全阶滑模观测器的观测方法对转矩进行实时观测。在此基础上,搭建基于转矩给定的轮毂电机无位置传感器控制系统并开展了快速控制原型试验验证。结果表明,与传统脉振高频注入法相比,改进后的算法同样具有优越的辨识性能,能够确保电机在多种工况下实现稳定运行;所设计的转矩观测器辨识精度较高,观测误差基本控制在1%以内;电机整体转矩控制性能良好,稳定运行时实际转矩与给定转矩的误差保持在2%以内,能够满足轮毂电机的高性能控制需求。 展开更多

关键词 永磁同步电机 无位置传感器 改进的脉振高频注入法 全阶滑模观测器 转矩观测

原文传递

复合干扰下永磁球形电机的全阶滑模控制 被引量：2

10

作者 王松 王群京 +1 位作者 李国丽 文彦 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期489-498,共10页

针对受外部干扰和模型不确定性影响的永磁球形电机运动系统,提出一种基于有限时间干扰观测器的全阶滑模控制方法。首先,在复合干扰下建立永磁球形电机的动力学模型,其不确定性包括建模误差和外界干扰。其次,设计有限时间干扰观测器以快... 针对受外部干扰和模型不确定性影响的永磁球形电机运动系统,提出一种基于有限时间干扰观测器的全阶滑模控制方法。首先,在复合干扰下建立永磁球形电机的动力学模型,其不确定性包括建模误差和外界干扰。其次,设计有限时间干扰观测器以快速、准确地估计出系统的复合干扰。然后,为永磁球形电机设计了全阶滑模面,理想滑模运动时反映其全阶动态特性,而不是传统滑模控制系统中的降阶动态特性。最后,通过李雅普诺夫定理证明了所提控制方法的闭环系统的稳定性。仿真和实验结果表明所提控制器在复合干扰情况下具有良好的动态特性和抗干扰能力。 展开更多

关键词 永磁球形电机 全阶滑模控制 有限时间干扰观测器 轨迹跟踪

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基于全阶状态滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制策略 被引量：1

11

作者 刘向辰 熊志誉 薛二桥 《电机与控制应用》 2021年第3期36-41,共6页

传统模型预测控制(MPC)需要对永磁同步电机(PMSM)的所有电压矢量进行动态预测,存在计算量大,计算周期长的问题。因此,提出一种改进型模型预测电流控制(MPCC)方案,该方案采用一种缩减电压矢量选择的方式,降低了算法的冗余度和计算量,提... 传统模型预测控制(MPC)需要对永磁同步电机(PMSM)的所有电压矢量进行动态预测,存在计算量大,计算周期长的问题。因此,提出一种改进型模型预测电流控制(MPCC)方案,该方案采用一种缩减电压矢量选择的方式,降低了算法的冗余度和计算量,提高了控制效率。在此基础上,采用全阶滑模观测器对PMSM的转子位置和转速进行精准估测,在设计全阶滑模观测器的过程中,将模糊控制的思想融入传统滑模观测器中,有效解决了转子位置和转速在观测过程中存在抖振的问题。最后,通过仿真验证了该方案的正确性和实用性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 模型预测电流控制 全阶滑模观测器 模糊控制

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永磁同步发电机模型预测直接转矩控制方法研究 被引量：1

12

作者 刘国联 《通信电源技术》 2020年第9期49-51,54,共4页

传统的永磁同步发电机预测控制方法不仅动态性较弱,而且控制算法结构较为复杂,不利于预测结果稳定性能的提升。为了改进传统预测算法,利用全阶滑模观测器,在静态坐标系上形成了新的控制算法体系。测试结果表明,改进后的算法在转矩测量... 传统的永磁同步发电机预测控制方法不仅动态性较弱,而且控制算法结构较为复杂,不利于预测结果稳定性能的提升。为了改进传统预测算法,利用全阶滑模观测器,在静态坐标系上形成了新的控制算法体系。测试结果表明,改进后的算法在转矩测量稳定性和动态响应灵活性两个方面均有改善。 展开更多

关键词 全阶滑模观测器 永磁同步发电机 转矩控制

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基于模糊全阶滑模观测器的PMSM无传感器控制

13

作者 于辉 周士贵 +1 位作者 马飞鸿 张可程 《电气传动》 2024年第7期3-10,共8页

为解决传统滑模观测器采用固定滑模增益在永磁同步电机转子位置检测低速抖振严重的问题,提出了旨在提高宽调速范围滑模抖振抑制性能的模糊自适应调节滑模增益的全阶滑模观测器。首先,以定子电流与扩展反电动势为观测对象构建全阶滑模观... 为解决传统滑模观测器采用固定滑模增益在永磁同步电机转子位置检测低速抖振严重的问题,提出了旨在提高宽调速范围滑模抖振抑制性能的模糊自适应调节滑模增益的全阶滑模观测器。首先,以定子电流与扩展反电动势为观测对象构建全阶滑模观测器,采用定子电流实际值与观测值的误差和误差变化率为输入量构建模糊控制规则,并根据实时观测的电机转速,实现在不同转速时的滑模增益自适应调节。然后,采用双曲正切函数代替传统的符号开关函数实现软开关切换的连续滑模控制,并且为消除转速造成的影响,采用归一化正交锁相环获得扩展反电动势中准确的转子位置信息。最后,搭建了永磁同步电机驱动试验平台,在低速与中高速范围内分别进行实验验证。实验结果表明,相比于传统滑模观测器,所提算法在宽调速范围时控制性能更具有优势。 展开更多

关键词 永磁同步电机 全阶滑模观测器 模糊自适应控制 无传感器控制 双曲正切函数

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基于改进全阶滑模观测器的IPMSM无传感器控制 被引量：5

14

作者 曹新平 尹忠刚 +1 位作者 张彦平 张延庆 《电气传动》 2021年第5期10-14,44,共6页

针对传统全阶滑模观测器存在抖振及观测精度差的问题,提出一种改进全阶滑模观测器的内置式永磁同步电机无位置传感器控制策略。该策略采用准符号函数代替非线性符号函数作为切换函数,并且利用Lyapunov函数和等效控制的思想对系统进行稳... 针对传统全阶滑模观测器存在抖振及观测精度差的问题,提出一种改进全阶滑模观测器的内置式永磁同步电机无位置传感器控制策略。该策略采用准符号函数代替非线性符号函数作为切换函数,并且利用Lyapunov函数和等效控制的思想对系统进行稳定性分析;在此基础上,为了避免电机转速大小变化影响转子位置的估计精度,设计了与电机转速相关的自适应滑模增益。最后,在2 kW IPMSM矢量控制实验平台上验证了所提无位置传感器控制策略的正确性和有效性。 展开更多

关键词 内置式永磁同步电机 全阶滑模观测器 抖振抑制 无位置传感器

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凸极永磁同步风力发电机无速度传感器控制 被引量：2

15

作者 郭磊磊 张兴 +1 位作者 杨淑英 曹仁贤 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2014年第22期108-112,122,共6页

基于全阶滑模观测器的凸极永磁同步风力发电机无速度传感器控制可以通过提高滑模增益来提高系统的鲁棒性,但提高滑模增益会放大滑模噪声。为了解决这个矛盾,文中提出了有效反电动势的概念,并基于有效反电动势的概念设计了一种全阶状态... 基于全阶滑模观测器的凸极永磁同步风力发电机无速度传感器控制可以通过提高滑模增益来提高系统的鲁棒性,但提高滑模增益会放大滑模噪声。为了解决这个矛盾,文中提出了有效反电动势的概念,并基于有效反电动势的概念设计了一种全阶状态滑模观测器,分析了该全阶状态滑模观测器的滑模抖振抑制特性和转子位置估计对转速估计误差的鲁棒性。与全阶滑模观测器相比,所建立的全阶状态滑模观测器在不放大滑模噪声的前提下,可进一步提高转子位置估计对转速估计误差的鲁棒性。实验结果表明,该方法可实现稳定的无速度传感器控制,具有良好的动稳态特性,转子位置估计对转速估计误差具有更强的鲁棒性。 展开更多

关键词 风力发电 凸极永磁同步发电机 全阶状态滑模观测器 无速度传感器 鲁棒性

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基于全阶状态滑模观测器的异步电机转子磁链观测 被引量：1

16

作者 杨淑英 王伟 +1 位作者 谢震 张兴 《电气传动》 北大核心 2015年第8期3-8,共6页

矢量控制的关键在于转子磁链定向。针对异步电机矢量控制中磁链观测问题,设计了一种基于全阶状态滑模观测器的增强型转子磁链观测方案。该方案将全阶磁链观测器和滑模观测器结合起来对异步电机定子电流和转子磁链同时进行实时跟踪观测,... 矢量控制的关键在于转子磁链定向。针对异步电机矢量控制中磁链观测问题,设计了一种基于全阶状态滑模观测器的增强型转子磁链观测方案。该方案将全阶磁链观测器和滑模观测器结合起来对异步电机定子电流和转子磁链同时进行实时跟踪观测,从而获得较为准确的转子磁链观测,进而提高矢量控制时磁场定向的准确性以及矢量控制的性能。研究表明该方案不仅算法简单,而且具有较强的参数鲁棒性以及较好的稳定性。仿真结果证明了该方案的分析和设计。 展开更多

关键词 全阶状态滑模观测器 转子磁链观测 矢量控制 异步电机

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基于全阶状态滑模观测器的混合永磁记忆电机磁链观测

17

作者 姜晓奇 刘维亭 +1 位作者 魏海峰 张懿 《水下无人系统学报》 北大核心 2020年第2期194-201,共8页

由于混合永磁记忆电机(HPMMM)永磁体在线充磁与去磁时转子磁链定向难度大,针对HPMMM永磁体在线调磁时磁链观测精度不高的问题,提出了一种基于全阶状态滑模观测器的混合磁链观测方法。该方法采用全阶磁链观测器并结合滑模反馈部分保证电... 由于混合永磁记忆电机(HPMMM)永磁体在线充磁与去磁时转子磁链定向难度大,针对HPMMM永磁体在线调磁时磁链观测精度不高的问题,提出了一种基于全阶状态滑模观测器的混合磁链观测方法。该方法采用全阶磁链观测器并结合滑模反馈部分保证电流观测值收敛于真实值,同时对HPMMM定子电流与转子磁链实时观测,进而获得更高精度的转子磁链观测。全阶状态滑膜观测器应用于HPMMM矢量控制策略中,优化了系统整体控制复杂程度。最后通过仿真对比分析,相比传统永磁同步电机而言, HPMMM调速范围更宽,交直轴电流波动较小,收敛于实际磁链速度更快,表明该方法能进一步提高交流脉冲对HPMMM充磁和去磁时磁场定向的准确性,增加系统参数鲁棒性、稳定性。 展开更多

关键词 混合永磁记忆电机 在线调磁 全阶状态滑模观测器 滑模反馈 磁场定向

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基于改进全阶滑模观测器变频空调电动机转速辨识研究

18

作者 陈万兴 梅正茂 +1 位作者 方小斌 唐海洋 《暖通空调》 2021年第6期128-132,74,共6页

为了提高空调电动机转速辨识精度,基于全阶滑模观测器(SMO)展开研究。通过增加反电动势方程,构建了全阶滑模观测器状态方程,去除了传统观测器中的低通滤波器,避免了滤波器带来的相位误差问题,进而提高了系统的鲁棒性和动态观测性。优化... 为了提高空调电动机转速辨识精度,基于全阶滑模观测器(SMO)展开研究。通过增加反电动势方程,构建了全阶滑模观测器状态方程,去除了传统观测器中的低通滤波器,避免了滤波器带来的相位误差问题,进而提高了系统的鲁棒性和动态观测性。优化了滑模面切换函数,以削弱系统抖振现象。采用三阶正交锁相环,对观测器输出的反电动势进行相位追踪。通过实验完成了空载启动、转速突变及低速实验,验证了所采用算法的准确性和鲁棒性。频率误差控制在0.2 Hz以内,有效提高了观测器的估算精度和抗干扰能力,保证了空调系统的高效、恒温及除湿性能。 展开更多

关键词 空调 恒温除湿 频率抖振 全阶滑模观测器 三阶正交锁相环

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