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基于扩展Kalman滤波器的PMSM高性能控制系统 被引量:35
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作者 郑泽东 李永东 +1 位作者 Maurice Fadel 肖曦 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第10期18-23,29,共7页
扩展Kalman滤波器考虑了系统噪声和测量噪声的影响,是一种基于最优控制理论的非线性估计方法。本文提出一种新型的用于永磁同步电机(PMSM)的基于扩展Kalman滤波器(EKF)的状态观测器,可以把有限精度的光电码盘信号的量化误差考虑为测量噪... 扩展Kalman滤波器考虑了系统噪声和测量噪声的影响,是一种基于最优控制理论的非线性估计方法。本文提出一种新型的用于永磁同步电机(PMSM)的基于扩展Kalman滤波器(EKF)的状态观测器,可以把有限精度的光电码盘信号的量化误差考虑为测量噪声,从而可以精确观测转子位置和转子转速。电机不需要知道转子初始位置就可以起动。该状态观测器还可以观测负载转矩,利用观测的负载转矩形成对给定转矩的前馈补偿,可以大大改善负载转矩波动过程中的转速控制性能。在轻负载时永磁同步电机定子电流较小,因此电流测量过程中的噪声和干扰对系统性能的影响就非常明显。Kalman滤波器可以有效消除电流测量值中的干扰和测量噪声,提高系统在轻载时的性能。仿真和实验结果验证了该系统的性能。 展开更多
关键词 扩展KALMAN滤波器 状态观测器 负载观测 初始位置 前馈补偿
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永磁同步电机转动惯量的自适应辨识方法研究 被引量:7
2
作者 季画 王爽 黄苏融 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期122-126,共5页
针对永磁同步电机伺服系统对转动惯量辨识的高精度、收敛的快速性以及系统对扰动影响的鲁棒性要求,提出一种永磁同步电机转动惯量的自适应辨识方法.采用梯度校正参数辨识算法在线辨识惯量值,并设计卡尔曼滤波器实时观测负载转矩状态,将... 针对永磁同步电机伺服系统对转动惯量辨识的高精度、收敛的快速性以及系统对扰动影响的鲁棒性要求,提出一种永磁同步电机转动惯量的自适应辨识方法.采用梯度校正参数辨识算法在线辨识惯量值,并设计卡尔曼滤波器实时观测负载转矩状态,将辨识到的惯量值对卡尔曼滤波器的系数矩阵进行实时更新,观测到的转矩值反馈到转矩电流端形成负载扰动的前馈补偿.仿真和实验结果表明,转动惯量在线辨识结果具有较快的收敛速度和较高的辨识精度,同时系统对惯量和负载转矩的变化有较强的抗扰性. 展开更多
关键词 电机 梯度校正参数辨识算法 惯量辨识 卡尔曼滤波器 负载转矩估计 实验
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基于负载转矩观测的风力机动静态特性模拟 被引量:6
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作者 郭鸿浩 周波 +2 位作者 刘颖 许恩利 游霞 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第27期145-153,20,共9页
为提高风力机模拟系统的模拟准确性,在分析模拟系统与实际风机系统运动方程的基础上,根据2系统速度相等的原则,提出基于负载转矩反馈实现风力机动静态特性模拟的控制策略。控制策略中所需的负载转矩值由滑模观测器(sliding-mode observe... 为提高风力机模拟系统的模拟准确性,在分析模拟系统与实际风机系统运动方程的基础上,根据2系统速度相等的原则,提出基于负载转矩反馈实现风力机动静态特性模拟的控制策略。控制策略中所需的负载转矩值由滑模观测器(sliding-mode observer,SMO)实时观测得到。同时,分析了滑模观测器的等效滤波效果,分析表明,滑模观测结果等效于对实际负载转矩进行1阶滤波处理。最后利用RT-LAB实时控制器进行实验,结果表明,所提方法能正确观测出负载转矩,以此为基础构建的风力机模拟系统可灵活模拟不同机械参数下风力机的运行特性。 展开更多
关键词 无刷直流电机 风力机模拟 动态过程模拟 负载转矩观测 滑模观测器
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基于参数自学习的柴油机转速主动抗扰控制 被引量:4
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作者 邵灿 宋康 +1 位作者 陈韬 谢辉 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期144-152,共9页
转速的控制效果对柴油机运行品质有重要影响,但转速易受突变负荷和随机负荷的干扰而发生波动.笔者提出一种基于参数自学习和负荷转矩主动观测的转速抗扰控制算法.首先,构建了由指示转矩、摩擦转矩及负荷转矩构成的控制用曲轴转速动态模... 转速的控制效果对柴油机运行品质有重要影响,但转速易受突变负荷和随机负荷的干扰而发生波动.笔者提出一种基于参数自学习和负荷转矩主动观测的转速抗扰控制算法.首先,构建了由指示转矩、摩擦转矩及负荷转矩构成的控制用曲轴转速动态模型.其次,基于该模型设计了降阶扩张状态观测器,用于快速补偿负荷以提升转速抗扰能力.再次,设计了模型参数的自学习算法,不断改善模型准确性以提升控制品质.硬件在环(HIL)仿真测试结果表明:相比于遗传算法整定的比例-积分-微分(PID)算法,主动抗扰控制算法转速跌幅降至28 r/min,改善60.0%,转速恢复时间约为1.6 s,缩短23.8%.在加入模型参数自学习算法后,转速控制品质提升24.3%.台架试验结果表明:在负荷阶跃测试试验中,相比于遗传算法整定的PID算法,笔者提出的算法转速跌幅减小至18 r/min,相对改善68.9%.转速恢复时间减少至1.4 s,相对改善60.0%. 展开更多
关键词 柴油机 负荷转矩观测 主动抗扰 参数自学习 转速控制
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混合励磁同步电机调速系统控制技术研究 被引量:4
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作者 李生民 梁吉宁 孟琳 《大电机技术》 2020年第6期1-9,共9页
本文以提高混合励磁同步电机调速系统的控制性能为目标进行研究。首先,针对电流环各电流分量与转速之间的非线性耦合问题,提出采用电压前馈补偿算法来实现电流的动态解耦,提高系统的动态性能;其次,设计基于负载转矩观测的滑模速度控制... 本文以提高混合励磁同步电机调速系统的控制性能为目标进行研究。首先,针对电流环各电流分量与转速之间的非线性耦合问题,提出采用电压前馈补偿算法来实现电流的动态解耦,提高系统的动态性能;其次,设计基于负载转矩观测的滑模速度控制器来弥补电压前馈补偿算法依赖电机参数的问题;最后,为了在保证电机动静态性能的基础上进一步提高电机的运行效率,采用铜耗最小的效率优化控制算法。仿真结果表明,与传统控制算法相比,采用本文改进的控制算法设计的混合励磁同步电机调速系统的动态性能有所提高,系统在转速或转矩突变时的电流脉动和转速波动减小、电机的效率提高。 展开更多
关键词 混合励磁同步电机 电压前馈补偿 负载转矩观测 滑模控制器 效率优化
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永磁同步电机无位置传感器宽转速范围自抗扰控制研究
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作者 肖仁鑫 阮新 +1 位作者 胡海双 贾现广 《昆明理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2023年第5期78-94,共17页
为克服永磁同步电机在运行过程中受负载转矩扰动和电机参数变化的影响,提高永磁同步电机在无位置传感器条件下的抗干扰能力,提出了一种宽转速范围自抗扰动控制策略.首先,设计了一种滑模位置观测器,结合电压闭环弱磁扩速,实现了永磁同步... 为克服永磁同步电机在运行过程中受负载转矩扰动和电机参数变化的影响,提高永磁同步电机在无位置传感器条件下的抗干扰能力,提出了一种宽转速范围自抗扰动控制策略.首先,设计了一种滑模位置观测器,结合电压闭环弱磁扩速,实现了永磁同步电机在无位置传感器条件下的宽转速范围运行.其次,通过合理配置龙贝格观测器极点,在线估算负载转矩变化,在宽转速范围采用电流前馈补偿负载转矩扰动.接着利用内模控制整定电流环PI控制器参数,采用带遗忘因子递推最小二乘算法,设计了一种根据不同工况下切换的多电机参数分步辨识算法,解决了辨识方程数少于待辨参数的“欠秩”问题,进而实现电流控制器跟随电机参数自适应调节.仿真结果表明,所提出的控制策略能够实现无位置传感器宽转速范围对外部负载转矩扰动和电机参数变化的自抗干扰控制. 展开更多
关键词 永磁同步电机 无位置传感器控制 负载转矩观测 多参数辨识 自抗干扰控制
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改进二阶自抗扰控制器在永磁同步电机上的仿真应用 被引量:2
7
作者 王斯墨 范文超 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2020年第3期162-166,共5页
对使用二阶自抗扰(Sencond-order Active Disturbance Rejection Controller,ADRC)控制器的PMSM矢量控制系统而言,当负载转矩变化大时,ESO对负载的估计误差也较高。改进永磁同步电机矢量控制系统的二阶ADRC控制器以提高二阶自抗扰控制... 对使用二阶自抗扰(Sencond-order Active Disturbance Rejection Controller,ADRC)控制器的PMSM矢量控制系统而言,当负载转矩变化大时,ESO对负载的估计误差也较高。改进永磁同步电机矢量控制系统的二阶ADRC控制器以提高二阶自抗扰控制器的抗负载扰动能力。通过改进并结合负载转矩观测器到永磁同步电机控制中,在二阶自抗扰控制器中对扰动进行部分补偿,进而提升了二阶自抗扰控制器抗扰动的能力,使得矢量控制系统性能提高。仿真结果同样支持这一结果。 展开更多
关键词 二阶自抗扰控制 永磁同步电机 负载转矩观测 仿真
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基于参数辨识的永磁伺服系统转速自适应控制 被引量:1
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作者 罗伟维 《电机与控制应用》 2020年第10期40-45,共6页
针对伺服电机驱动中转速控制器性能因伺服系统参数变化而下降的问题,提出一种基于参数辨识的转速自适应控制方法。对于转动惯量的变化,在连续域建立模型参考自适应系统(MRAS),通过Popov超稳定性理论设计一种比例+积分(PI)型自适应律,提... 针对伺服电机驱动中转速控制器性能因伺服系统参数变化而下降的问题,提出一种基于参数辨识的转速自适应控制方法。对于转动惯量的变化,在连续域建立模型参考自适应系统(MRAS),通过Popov超稳定性理论设计一种比例+积分(PI)型自适应律,提高了惯量辨识的收敛速度和稳态精度。对于负载转矩,提出一种基于中间变量设计的扰动观测器。将辨识值反馈至速度控制器中,实现控制器参数在线自整定。试验结果表明,所提转速自适应控制方法能准确辨识出转动惯量和负载转矩从而进行控制器参数调整,该方法对参数变化具有良好的鲁棒性。 展开更多
关键词 伺服控制 负载转矩观测 惯量辨识 转速自适应控制
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基于永磁同步电机模型辨识与补偿的自抗扰控制器 被引量:91
9
作者 刘志刚 李世华 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第24期118-123,共6页
在用1阶自抗扰(active disturbance rejection controller,ADRC)控制的永磁同步电机(permanent magnetic synchr-onous motor,PMSM)调速系统中,当扰动变化大时,扩张的状态观测器(extended state observer,ESO)难以保证对扰动的估计精度... 在用1阶自抗扰(active disturbance rejection controller,ADRC)控制的永磁同步电机(permanent magnetic synchr-onous motor,PMSM)调速系统中,当扰动变化大时,扩张的状态观测器(extended state observer,ESO)难以保证对扰动的估计精度。为了使ESO对扰动有更好的估计,提高1阶自抗扰控制器的性能,提出了PMSM调速系统的模型补偿自抗扰控制器方案。辨识出系统的部分模型,利用部分模型信息在一阶自抗扰控制器对扰动进行部分补偿,从而减小了ESO对扰动估计的压力,使得扰动估计精度提高。仿真结果表明,该算法具有更好的抗负载扰动能力。 展开更多
关键词 永磁同步电机 自抗扰控制器 惯量辨识 负载力矩观测 模型补偿
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基于EKF的PMSM无机械传感器矢量控制 被引量:9
10
作者 郑泽东 李永东 Maurice FADEL 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1585-1588,共4页
为了准确估计永磁同步电机(PMSM)的转子位置和转速,并实现无机械传感器矢量控制,提出了一种基于扩展Kalman滤波器(EKF)的转子位置和转速观测器,适合于求解永磁同步电机的非线性方程。观测器状态方程采用转子磁链定向的同步旋转坐标系下... 为了准确估计永磁同步电机(PMSM)的转子位置和转速,并实现无机械传感器矢量控制,提出了一种基于扩展Kalman滤波器(EKF)的转子位置和转速观测器,适合于求解永磁同步电机的非线性方程。观测器状态方程采用转子磁链定向的同步旋转坐标系下的电压方程,电感等参数为常数,可以应用于凸极机和隐极机。对扩展Kalman滤波器进行了算法简化,使它可以实用化。把负载转矩作为状态变量,观测器可以同时观测负载转矩,并把观测转矩用作前馈补偿,提高了系统的动态性能。通过实验验证了系统的性能。 展开更多
关键词 永磁同步电机 扩展KALMAN滤波器 无机械传感 器矢量控制 负载转矩观测
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永磁同步电机新型有限集模型预测速度控制 被引量:1
11
作者 邱建琪 毛意涵 +1 位作者 陈卓易 史涔溦 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期1-9,共9页
为了保证传统有限集模型预测速度控制中速度采样频率和控制周期一致,使用预测-校正方法进行反馈速度的测量,并结合卡尔曼滤波器进行负载观测,根据控制周期合理安排速度和负载观测的时序。针对传统有限集模型预测速度控制的稳态误差和较... 为了保证传统有限集模型预测速度控制中速度采样频率和控制周期一致,使用预测-校正方法进行反馈速度的测量,并结合卡尔曼滤波器进行负载观测,根据控制周期合理安排速度和负载观测的时序。针对传统有限集模型预测速度控制的稳态误差和较大转矩脉动问题,提出一种比例-积分-微分型代价函数,其中积分项用于消除稳态误差,微分项用于抑制转矩脉动。仿真和实验结果表明,所提出的新型有限集模型预测速度控制方法和传统有限集模型预测速度控制方法相比,在稳态时具有更小的稳态误差和转矩脉动,相电流总谐波失真(THD)从65.35%减小到了21.54%;和传统有限集模型预测电流控制方法相比,在起动、加减速和负载突变时的响应速度均加快了0.2~0.5 s,具有更快的动态响应。 展开更多
关键词 有限集模型预测速度控制 预测-校正测速法 负载转矩卡尔曼滤波观测器 比例-积分-微分型代价函数 稳态误差消除 转矩脉动抑制 永磁同步电机
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基于负载转矩滑模观测的永磁同步电机滑模控制的研究
12
作者 宋迎权 陈喆 《自动化应用》 2023年第5期85-89,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 负载转矩滑模观测 永磁同步电机 滑模控制
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