插入式永磁低速同步电机非奇异终端滑模观测器设计 被引量：51

1

作者 袁雷 沈建清 +1 位作者 肖飞 陈明亮 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期37-45,共9页

提出一种以d-q同步旋转坐标系下,电流为观测对象的插入式永磁同步电机的非奇异高阶终端滑模观测器,用来获得高性能矢量控制系统所必需的电机转子位置及速度信息.采用非奇异终端滑模控制,提高了观测器的动态响应速度及鲁棒性,利用高阶滑... 提出一种以d-q同步旋转坐标系下,电流为观测对象的插入式永磁同步电机的非奇异高阶终端滑模观测器,用来获得高性能矢量控制系统所必需的电机转子位置及速度信息.采用非奇异终端滑模控制,提高了观测器的动态响应速度及鲁棒性,利用高阶滑模控制技术的特性,有效地抑制了传统滑模控制的抖振现象.同时给出了转速环及电流环调节器的参数设计方法,转速环调节器采用积分反馈算法,电流环调节器使用前馈解耦内模控制技术,参数在线调整简单.将该算法应用到2MW永磁同步低速电机无传感器控制系统中,实验结果表明,该方法能够准确计算出电机的位置和速度,使系统具有良好的稳态精度和动态性能. 展开更多

关键词 插入式永磁同步电机 无传感器控制 非奇异终端滑模观测器 高阶滑模控制

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自适应高阶滑模永磁同步电机永磁磁链观测 被引量：13

2

作者 目云奎 李祥飞 陈玄 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2020年第3期163-170,共8页

针对永磁同步电机(PMSM)用传统方法难以准确观测永磁体的失磁问题,讨论基于自适应非奇异终端滑模变结构的永磁磁链观测策略。依据永磁体失磁工况建立永磁同步电机数学模型,根据永磁同步电机失磁故障检测,构建自适应和非奇异终端滑模观测... 针对永磁同步电机(PMSM)用传统方法难以准确观测永磁体的失磁问题,讨论基于自适应非奇异终端滑模变结构的永磁磁链观测策略。依据永磁体失磁工况建立永磁同步电机数学模型,根据永磁同步电机失磁故障检测,构建自适应和非奇异终端滑模观测器,给出定子电阻自适应估计值,借助Lyapunov稳定性理论对观测器的稳定性加以证明,依据滑模变结构等值控制原理构造出永磁磁链算式。仿真实验验证了在改变定子电阻参数后,自适应高阶滑模永磁磁链观测器能准确地检测磁链参数。 展开更多

关键词 永磁同步电机 失磁 非奇异终端滑模观测器 自适应 永磁磁链

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永磁同步牵引电机有效磁链观测及转矩控制 被引量：7

3

作者 赵凯辉 陈特放 +2 位作者 张昌凡 何静 黄刚 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期146-153,共8页

建立基于有效磁链的永磁同步牵引电机模型,提出基于有效磁链概念的非奇异终端滑模观测器和精确转矩闭环控制方法。首先,在α-β坐标系中构建龙贝格-滑模自适应滑模观测器,准确估计出定子电阻和q轴电感并作为有效磁链滑模观测器的输入;其... 建立基于有效磁链的永磁同步牵引电机模型,提出基于有效磁链概念的非奇异终端滑模观测器和精确转矩闭环控制方法。首先,在α-β坐标系中构建龙贝格-滑模自适应滑模观测器,准确估计出定子电阻和q轴电感并作为有效磁链滑模观测器的输入;其次,在α-β坐标系中构建有效磁链非奇异终端滑模观测器,并基于滑模等值控制方法实现了有效磁链观测,进而实现转矩的实时估算,以此和转矩给定值构成精确转矩闭环控制,从而提高轨道交通驱动系统的转矩控制精度,改善了轨道交通控制系统的性能。该方法不仅适用于表贴式永磁同步电机,而且适用于内置式永磁同步电机。仿真结果验证了方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 永磁同步电动机 龙贝格-滑模观测器 非奇异终端滑模观测器 有效磁链 转矩闭环控制

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基于非奇异终端滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

4

作者 曹坤 卢跃辉 +4 位作者 杨月豪 陈维熊 郑书剑 葛群辉 马莉 《扬州大学学报（自然科学版）》 CAS 2024年第1期26-32,共7页

基于滑模观测器(sliding mode observer, SMO)的永磁同步电机无传感器控制中,SMO的收敛速度和固有抖振均会影响系统的控制性能.针对该问题,设计一种非奇异终端滑模观测器(nonsingular terminal sliding mode observer, NTSMO)以实现永... 基于滑模观测器(sliding mode observer, SMO)的永磁同步电机无传感器控制中,SMO的收敛速度和固有抖振均会影响系统的控制性能.针对该问题,设计一种非奇异终端滑模观测器(nonsingular terminal sliding mode observer, NTSMO)以实现永磁同步电机的无传感器控制.首先,构造积分型非奇异快速终端滑模面,使得电流观测误差在有限时间内快速收敛至零,避免奇异问题;其次,利用锁相环方法从观测的反电动势中获取转子的位置和速度,不仅可简化系统,而且能得到更为平滑的估计转子位置和转速;最后,通过Lyapunov函数证明该观测器的稳定性,并利用Simulink软件进行仿真验证.结果表明:采用NTSMO可实现对永磁同步电机转速的准确估计,且转子位置误差小,静态响应好;与传统的SMO相比,NTSMO的收敛速度更快,反电动势抖振更小,其系统控制性能更佳. 展开更多

关键词 永磁同步电机 滑模观测器 非奇异终端滑模观测器 无传感器控制

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基于非奇异终端滑模观测器的无刷直流电机无传感器控制 被引量：2

5

作者 李迎杰 刘曙光 刘旭东 《电机与控制应用》 2023年第3期1-7,共7页

在无刷直流电机(BLDCM)无传感器控制系统中,针对传统滑模观测器存在抖振等问题,提出了一种新的非奇异终端滑模观测器(NTSMO)方法估计电机线反电动势,所采用的非奇异终端滑模面能够实现有限时间快速收敛,并通过引入一种新的滑模趋近律削... 在无刷直流电机(BLDCM)无传感器控制系统中,针对传统滑模观测器存在抖振等问题,提出了一种新的非奇异终端滑模观测器(NTSMO)方法估计电机线反电动势,所采用的非奇异终端滑模面能够实现有限时间快速收敛,并通过引入一种新的滑模趋近律削弱了抖振,提高了电机反电动势的估计精度,实现了电机转速的快速观测和控制,最后基于Lyapunov函数证明了观测器的稳定性。仿真结果表明:与传统方法相比,所设计的NTSMO能较好地抑制系统抖振,具有较好的转速估计精度。 展开更多

关键词 无刷直流电机 无传感器控制 非奇异终端滑模观测器 线反电动势

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基于滑模观测器的风力机故障快速重构方法设计 被引量：3

6

作者 王昊 郝万君 +4 位作者 李泽 崔国增 吴宇 张正夫 孙志辉 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第14期261-269,281,共10页

针对风电机组的传动系统、发电机和桨距系统故障的有限时间重构和实际应用中气动转矩无法准确获取等问题。提出一种新的自适应非奇异终端滑模观测器。在观测器中引入自适应律,确保滑模观测器不受未知扰动的影响。设计的非奇异滑模面能... 针对风电机组的传动系统、发电机和桨距系统故障的有限时间重构和实际应用中气动转矩无法准确获取等问题。提出一种新的自适应非奇异终端滑模观测器。在观测器中引入自适应律,确保滑模观测器不受未知扰动的影响。设计的非奇异滑模面能有效解决常规滑模观测器的抖振问题,避免了抖振现象造成的故障误判和漏判等问题,提高了故障诊断效率。针对变桨系统故障,通过引入故障指示参数,将桨距执行机构的液压压降模型转化为加性故障。然后,利用两个级联滑模观测器对桨距系统进行观测,给出了有限时间状态的估计和故障重构。最后,仿真结果验证了风电机组状态的有限时间估计和执行器故障的重构,达到了风电机组故障诊断快速诊断的目的。证明所提方法的正确性、可行性。 展开更多

关键词 风电机组 非奇异终端滑模观测器 自适应 级联滑模观测器 稳定性分析 故障模式 故障重构

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基于高阶滑模观测器的磁链参数检测方法 被引量：1

7

作者 目云奎 《电子产品世界》 2019年第4期81-83,共3页

针对永磁同步电机磁链参数变化问题,提出了基于非奇异终端滑模观测器的在线检测方法。首先,选择d-q坐标系下定子电流作为状态变量,构造内置式永磁同步电机(IPMSM)磁链检测的数学模型。然后,针对电机运行过程中磁链参数受到外界干扰会发... 针对永磁同步电机磁链参数变化问题,提出了基于非奇异终端滑模观测器的在线检测方法。首先,选择d-q坐标系下定子电流作为状态变量,构造内置式永磁同步电机(IPMSM)磁链检测的数学模型。然后,针对电机运行过程中磁链参数受到外界干扰会发生变化,构造了非奇异终端模观测器,利用Lyapunov稳定性理论对观测器的稳定性进行证明。最后,仿真结果验证了所提方法的可靠性和真实性。 展开更多

关键词 内置式永磁同步电机 非奇异终端滑模观测器 磁链参数

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永磁同步电机非奇异终端滑模观测器设计

8

作者 李瑜 芦洋 《科技通报》 2018年第4期170-175,共6页

为了提高传统滑模观测器的动态响应速度以及鲁棒性,减小抖振现象,提出了一种永磁同步电机二阶非奇异终端滑模观测器。在传统的非线性滑模面的基础上,引入了一种新的非奇异终端滑模面,从而构造了一种新的二阶非奇异终端滑模观测器,并利... 为了提高传统滑模观测器的动态响应速度以及鲁棒性,减小抖振现象,提出了一种永磁同步电机二阶非奇异终端滑模观测器。在传统的非线性滑模面的基础上,引入了一种新的非奇异终端滑模面,从而构造了一种新的二阶非奇异终端滑模观测器,并利用李雅普诺夫定理证明了所设计观测器的稳定性,并据此得到了二阶非奇异滑模观测器中控制变量的自适应取值方法。最后的仿真和实验说明,所设计的新型观测器能够有效克服滑模抖振现象,并提高了电机转速的动态响应性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 非奇异终端滑模观测器 李雅普诺夫 稳定性 动态响应性

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基于非奇异终端滑模观测器的PMSM无差拍电流预测控制

9

作者 刘慧博 黄飞翔 《自动化应用》 2020年第7期102-104,共3页

针对传统永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统在电流内环使用PI控制器时电流动态响应慢、电流谐波大的缺点,提出了电流预测控制器替代PI控制器的方案,使得电流响应速度和谐波都得到了改善。针对PMSM内部参数会随着电机的运行在不断改变的问... 针对传统永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统在电流内环使用PI控制器时电流动态响应慢、电流谐波大的缺点,提出了电流预测控制器替代PI控制器的方案,使得电流响应速度和谐波都得到了改善。针对PMSM内部参数会随着电机的运行在不断改变的问题,采用非奇异终端滑膜观测器观测扰动误差,然后补偿到直轴和交轴的电压上,从而提高了电机的抗干扰能力。 展开更多

关键词 永磁同步电机 电流预测控制 非奇异终端滑模观测器

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IPMSM非奇异快速终端滑模无速度传感器转矩控制 被引量：23

10

作者 赵凯辉 陈特放 +2 位作者 张昌凡 何静 黄刚 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期294-303,共10页

为了提高轨道交通用内置式永磁同步电动机转矩控制性能,构建了非奇异快速终端滑模观测器观测等效反电动势,采用分数阶锁相环实现速度和位置的辨识,基于有效磁链实现了转矩控制。首先,采用等效反电动势的概念建立了内置式永磁同步电动机... 为了提高轨道交通用内置式永磁同步电动机转矩控制性能,构建了非奇异快速终端滑模观测器观测等效反电动势,采用分数阶锁相环实现速度和位置的辨识,基于有效磁链实现了转矩控制。首先,采用等效反电动势的概念建立了内置式永磁同步电动机的模型,此模型和表贴式永磁同步电机等效;其次,在α-β静止坐标系构建了非奇异快速终端滑模观测器(NFTSMO),应用滑模等值原理观测内置式永磁同步电动机的等效反电动势,利用分数阶锁相环(FO-SPLL)实现了转子速度和位置的辨识,并观测有效磁链和负载转矩,构成转矩闭环控制。最后,通过仿真和RT-Lab硬件在环实验验证了所提出方法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 非奇异快速终端滑模观测器 有效磁链 等效反电动势 分数阶锁相环 转矩闭环控制

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永磁同步牵引电机无速度传感器转矩精确控制 被引量：19

11

作者 赵凯辉 陈特放 +2 位作者 张昌凡 何静 黄刚 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2015年第1期38-47,共10页

为了改善轨道交通矢量控制系统永磁同步电动机转矩控制的性能,采用有效磁链和等效反电动势的概念,设计了基于等效反电动势的扩展非奇异快速终端滑模观测器实现了无速度传感器控制,基于有效磁链实现了精确转矩闭环控制。首先,建立了基于... 为了改善轨道交通矢量控制系统永磁同步电动机转矩控制的性能,采用有效磁链和等效反电动势的概念,设计了基于等效反电动势的扩展非奇异快速终端滑模观测器实现了无速度传感器控制,基于有效磁链实现了精确转矩闭环控制。首先,建立了基于等效反电动势的内置式永磁同步电动机模型;其次,构建了基于等效反电动势的自适应扩展非奇异快速终端滑模观测器,推导并建立了估算转速的自适应率,并利用李亚普诺夫理论证明了算法的收敛性;最后,基于滑模等值控制方法实现了等效反电动势和有效磁链的观测以及转矩的估算,以此和转矩给定值构成精确转矩闭环控制。该方法不仅适用于内置式永磁同步电机(IPMSM),而且适用于表贴式永磁同步电机(SPMSM)。该方法提高了轨道交通矢量控制系统PMSM转矩控制的精度,改善轨道交通控制系统的性能,通过仿真实例验证了方法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 永磁同步电动机 扩展非奇异快速终端滑模观测器 有效磁链 等效反电动势 无传感器控制 转矩闭环控制

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一种永磁同步电机无模型高阶滑模控制算法 被引量：8

12

作者 赵凯辉 刘文昌 +2 位作者 刘智诚 贾林 黄刚 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期1472-1485,共14页

针对城市轨道交通高转矩永磁同步牵引电机因参数摄动和未知扰动等不确定因素造成控制性能下降的现象,提出一种基于扩展非奇异终端滑模扰动观测器的转速环新型无模型非奇异快速终端滑模控制方法。首先,依据永磁同步牵引电机在参数摄动和... 针对城市轨道交通高转矩永磁同步牵引电机因参数摄动和未知扰动等不确定因素造成控制性能下降的现象,提出一种基于扩展非奇异终端滑模扰动观测器的转速环新型无模型非奇异快速终端滑模控制方法。首先,依据永磁同步牵引电机在参数摄动和未知扰动下的数学模型,使用转速环的输入输出建立新型超局部模型。其次,基于新型超局部模型设计转速环的无模型非奇异快速终端滑模控制器;同时结合高阶滑模和非奇异终端滑模设计观测器来实时精准估计新型超局部模型的未知部分,通过对控制器进行前馈补偿,增强了系统的鲁棒性,提高了转速的控制精度,并减少了系统抖振。最后,通过与PI控制、无模型滑模控制进行仿真和实验综合比较,验证了所提出的控制算法对电机参数摄动和未知扰动具有较强的容错性和抗干扰性,能降低对电机精准数学模型的依赖。 展开更多

关键词 高转矩永磁同步牵引电机 新型超局部模型 无模型非奇异快速终端滑模控制 扩 展非奇异终端滑模扰动观测器

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基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制 被引量：12

13

作者 兰志勇 王波 +2 位作者 王琳 李理 徐琛 《微电机》 北大核心 2018年第9期32-37,共6页

为抑制基于传统滑模观测器的内嵌式永磁同步电机无传感器控制的抖振现象,提出一种基于d-q轴同步旋转坐标系下电流方程的非奇异快速终端滑模观测器,兼顾线性滑模观测器与非奇异终端滑模观测器的优点,提高了系统的动态响应速度。通过非线... 为抑制基于传统滑模观测器的内嵌式永磁同步电机无传感器控制的抖振现象,提出一种基于d-q轴同步旋转坐标系下电流方程的非奇异快速终端滑模观测器,兼顾线性滑模观测器与非奇异终端滑模观测器的优点,提高了系统的动态响应速度。通过非线性跟踪微分器获得平滑的d-q轴反电势,减小了传统滑模观测器中低通滤波器引起的相位滞后,并利用锁相环原理从d-q轴反电势中调制出电机转子速度以及位置信息。通过Matlab/Simulink对系统进行仿真实验,验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 内嵌式永磁同步电机 非奇异快速终端滑模观测器 无传感器控制 非线性微分跟踪器

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PMSM无模型超螺旋快速积分终端滑模控制

14

作者 赵凯辉 谯梦洁 +3 位作者 吕玉映 游鑫 张昌凡 郑剑 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期64-74,共11页

针对永磁同步电机运行过程中因模型不确定、参数摄动和外部扰动等因素的影响,从而导致驱动系统性能下降的问题,提出一种新型控制策略。首先,为减少对系统数学模型的依赖,构建了一个新的超局部模型,用于描述永磁同步电机的转速环。其次,... 针对永磁同步电机运行过程中因模型不确定、参数摄动和外部扰动等因素的影响,从而导致驱动系统性能下降的问题,提出一种新型控制策略。首先,为减少对系统数学模型的依赖,构建了一个新的超局部模型,用于描述永磁同步电机的转速环。其次,基于转速环的新型超局部模型,结合一种新型积分终端滑模面和改进超螺旋控制律来设计新型无模型超螺旋快速积分终端滑模控制器,实现了对转速的精确控制。再次,采用非奇异快速终端滑模面和双幂次趋近律设计改进扩展非奇异终端滑模扰动观测器,通过精确观测和前馈补偿未知扰动,有效地抑制参数摄动和外部扰动,增强了系统鲁棒性,提高系统的动态性能和稳态性能。最后,通过与传统控制方法的仿真和实验对比,证实所提算法转速抗超调能力提升为0.412 5%,转矩快速响应能力提升0.013 s。结果表明当存在未知扰动时,所提方法具有较强的鲁棒性和良好的抗干扰性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 无模型超螺旋快速积分终端滑模控制器 扩展非奇异终端滑模扰动观测器

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