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永磁同步电机无位置传感器I/f启动策略的研究

永磁同步电机无位置传感器I/f启动策略的研究

引用

作者：张馨月华中科技大学

学位级别：硕士

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor，PMSM)因其优越的性能广泛应用于伺服控制系统中，无位置传感器的PMSM控制技术降低了系统的复杂性，增强了系统的抗干扰能力，具有重要的研究意义，本文以表贴式永磁同步电机为主要研... 详细信息

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor，PMSM)因其优越的性能广泛应用于伺服控制系统中，无位置传感器的PMSM控制技术降低了系统的复杂性，增强了系统的抗干扰能力，具有重要的研究意义，本文以表贴式永磁同步电机为主要研究对象，对同步电机无位置传感器控制中的低速启动策略展开研究，以提高电机启动性能为主要研究目标，深入分析I/f启动策略的控制原理，并开展大量的研究工作。\n 永磁同步电机无位置传感器控制启动阶段的首要环节是转子初始位置辨识，为了防止转子在定位的过程中出现反转，本文采用基于脉冲电压信号注入法的转子位置辨识算法，并对基本辨识算法存在的问题进行改进，有效提高了算法的可靠性；基于永磁同步电机数学模型对基本I/f启动策略的原理进行深入分析，对I/f启动策略进行参数设计研究，有效提高了I/f启动策略的控制性能，针对基本开环I/f启动策略存在的问题提出改进控制算法，有效抑制了电机速度进入稳态值后的转速波动，增强了伺服控制系统的稳定性。在MATLAB/Simulink环境下搭建永磁同步电机无位置传感器I/f启动策略驱动系统仿真平台，并进行大量的仿真实验，验证了论文所提控制策略的有效性。\n 最后在基于DSP28335物理实验平台上对本文所提算法进行了实验验证，实验结果表明基于脉冲电压信号注入法的改进转子位置辨识算法可以准确辨识出转子初始位置信息，可靠性较高；I/f启动策略转速波动抑制算法有效减小了转速波动幅值，使I/f启动策略实现了良好的控制性能，算法的可行性得以验证。

关键词：永磁同步电机无位置传感器控制启动策略转子位置辨识转速波动

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基于滑模观测器的水下推进系统无位置检测控制方法研究

基于滑模观测器的水下推进系统无位置检测控制方法研究

引用

作者：朱春磊江苏科技大学

学位级别：硕士

随着我国海洋事业的不断拓展,陆地资源的短缺,对海洋资源的探测开采有了更高的要求。有缆遥控水下机器人(Remotely Operated Vehicle,即ROV)具有环境适应能力强、操控方便和续航能力强等优点,使得国内外科研机构和企业单位争相研制出能... 详细信息

随着我国海洋事业的不断拓展,陆地资源的短缺,对海洋资源的探测开采有了更高的要求。有缆遥控水下机器人(Remotely Operated Vehicle,即ROV)具有环境适应能力强、操控方便和续航能力强等优点,使得国内外科研机构和企业单位争相研制出能够进行海底资源探测与开采的多种结构不同的ROV。而水下推进系统是水下机器人的动力核心模块,要实现在未知环境中稳定的运行,就必须依靠一套安全可靠的水下推进系统,包括密封性好、耐压能力强的系统结构和运行稳定的驱动控制算法。本文针对水下辅助采油作业机器人深海作业的需求,研制了一款大功率、小体积的水下推进系统,并在此基础上开展了基于滑模观测器的无位置传感器驱动控制新算法研究,并将其应用于改进的水下推进直接转矩控制系统中。主要研究内容如下:首先,论文在阐述水下辅助采油作业机器人总体设计方案的基础上,着重设计并研制了水下辅助采油机器人的水下推进系统,水下推进系统包含导航舱、控制舱、电源舱以及水下推进器,完成了水下推进器的结构设计以及水下推进系统软件和硬件的设计、制作与调试。然后,着重研究了基于滑模观测器的无位置传感器控制方法,提出了一种基于新型滑模观测器位置检测的水下推进系统直接转矩控制新方法。该方法将双曲正切函数引入线反电势滑模观测器,并将该滑模观测器应用于传统的水下推进直接转矩控制系统中。仿真实验表明,本文所设计的新型滑模观测器相比于传统的滑模观测器能够较好的估算线反电势值。其次,在设计了基于新型滑模观测器线反电势观测的基础上,通过对传统直接转矩控制方法进行改进,使得驱动控制系统通过对线反电势观测值进行扇区判别与转矩估计,从而获得6个换相开关信号,实现无需位置传感器检测的水下推进系统改进的直接转矩控制。并分析了水下推进系统的螺旋桨负载特性,对其参数进行拟合,构建了螺旋桨负载特性的数学模型,并将其作为负载模块引入改进的水下推进直接转矩控制系统中。仿真实验表明,将本文所设计的新型滑模观测器应用在螺旋桨负载特性下的改进的水下推进直接转矩控制系统中,能够较好的进行扇区判别与转矩观测,具有良好的闭环控制特性和效果,转矩脉动得到很大的改善。最后通过对导航舱、控制舱、电源舱的陆上调试,验证各电子舱所传输数据的实时性与准确性,同时对水下推进器进行了陆上调试以及水下实验,验证了本文所设计的水下推进器的转速、推力以及功率均达到设计要求,最终对所研制的水下推进系统进行了系统联调,验证了本文所研制的水下推进系统的稳定性与实用性。

关键词：水下推进系统滑模观测器无位置传感器控制双曲正切函数直接转矩控制

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基于滑模变结构的永磁同步电机矢量控制研究

基于滑模变结构的永磁同步电机矢量控制研究

引用

作者：王辉航上海电机学院

学位级别：硕士

永磁同步电机(PMSM)因具有功率密度高、转矩惯量大、调速范围广等优点而广泛应用于国民生活、工业生产、航空航天等领域。然而PMSM是一个多变量、强耦合、时变的非线性系统,采用传统的PI控制方法很容易受到外界扰动和参数变化的影响,使... 详细信息

永磁同步电机(PMSM)因具有功率密度高、转矩惯量大、调速范围广等优点而广泛应用于国民生活、工业生产、航空航天等领域。然而PMSM是一个多变量、强耦合、时变的非线性系统,采用传统的PI控制方法很容易受到外界扰动和参数变化的影响,使得电机的转速和电流的控制性能得不到保证。而且,在一些较为恶劣的工作环境下,电机的位置传感器容易受到干扰,这直接影响转子位置的准确性,进而间接影响了电机的控制性能。为了改善PMSM的控制性能,本文采用滑模变结构理论进行控制器和观测器的设计,以实现高性能的控制要求。首先叙述了PMSM的数学模型,分析了矢量控制(FOC)和SVPWM的基本原理,并进行MATLAB/Simulink仿真模型的搭建。在此基础上,详细介绍滑模变结构的基本原理,并分析几种滑模趋近律,选取合适的滑模面,设计了滑模速度控制器;同时为减小电磁转矩脉动,设计了滑模电流控制器,并对其稳定性进行了证明,通过仿真和实验验证了所设计控制器的可行性和有效性。其次,为解决趋近律滑模控制中因忽略系统参数不准确而引起解耦不彻底和负载等非确定性扰动造成的系统鲁棒性不高、稳态精度相对偏低的问题,通过对终端滑模特性的分析,研究了一种新型非奇异快速终端滑模(NFTSM)。该滑模避免了终端滑模的奇异现象,又提高了收敛速度。在速度控制器的设计中考虑负载扰动的影响,在电流控制器的设计中考虑系统参数不准确而引起解耦不彻底的影响,以此进一步增强系统的鲁棒性,提高系统的稳态精度。再通过仿真对比分析了NFTSM控制和趋近律滑模控制下的电机控制性能,证明了前者控制性能的优越性。最后,研究了一种非奇异快速终端滑模观测器(NFTSMO)的无位置传感器控制系统,是通过NFTSM面设计了一种带积分项的控制律,有效的提高了观测精度,且降低了抖振,省去了低通滤波器和转子位置的补偿环节,简化了系统结构。通过利用李雅普诺夫(Lyapunov)函数证明了所研究控制算法的稳定性。再对NFTSMO的无位置传感器控制系统与传统滑模观测器的无位置传感器控制系统进行仿真对比分析,结果表明了前者拥有更好的控制性能。

关键词：永磁同步电机转速和电流趋近律滑模非奇异快速终端滑模无位置传感器控制

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高速永磁同步电机非线性控制系统研究

高速永磁同步电机非线性控制系统研究

引用

作者：周旋上海电机学院

学位级别：硕士

高速永磁同步电机在现代工业生产制造中占有举足轻重的地位,其应用越来越广泛,尤其是在高速数控机床、精密仪器零部件加工、航空航天设备、高端机器人、高性能医疗设备等高科技领域。因此对高速永磁电机本体和其高性能控制方式的研究对... 详细信息

高速永磁同步电机在现代工业生产制造中占有举足轻重的地位,其应用越来越广泛,尤其是在高速数控机床、精密仪器零部件加工、航空航天设备、高端机器人、高性能医疗设备等高科技领域。因此对高速永磁电机本体和其高性能控制方式的研究对我国的现代工业发展及产业升级转型具有十分重要的现实意义。然而高速永磁同步电机是一个多变量、强耦合的非线性系统,控制系统受电机参数变化、负载变化、系统建模不精确等诸多不确定因素的影响,这就需要研究可用于高速永磁同步电机控制系统的非线性控制策略,从而提升控制性能。因此,本文重点对高速永磁同步电机控制系统的速度控制问题以及无传感器转子位置及转速观测问题进行了研究,以期获得在精确性、可靠性、稳定性和鲁棒性等方面都有优良品质的高速永磁同步电机控制系统。首先,基于高速永磁同步电机的瞬态数学模型,分析了其三相静止坐标系下各物理量之间的耦合状态,为了实现对各物理量进行解耦,方便对电机的运行状态分析研究,进而引入坐标变换,以及空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法,研究了矢量控制系统的框架结构;再针对实际的工程应用情况对PI控制器设计方式进行研究,并将结果用之于构建高速永磁同步电机矢量控制系统,并利用Matlab/Simulink仿真实验平台搭建系统仿真模型进行仿真实验验证,以作为高速永磁同步电机非线性控制系统设计与优化的基础。其次,针对传统PI控制器的缺点,基于更先进的非线性控制理论——滑模变结构控制与自抗扰控制——研究并设计了改进型滑模速度控制器和自抗扰速度控制器,并结合两者的特点设计了滑模-自抗扰速度电流复合控制器,并构建仿真模型,分析验证上述控制策略的可行性。再次,针对传统滑模位置观测器在应用于高速永磁同步电机控制系统时的不足,对其做了算法与结构上的改进,并搭建仿真实验平台分析验证改进后的滑模观测器观测效果。最后,设计并制作了适用于高速永磁同步电机控制系统的驱动器,包括硬件电路的原理图设计与PCB的绘制,软件控制程序的编写、调用与调试,并进行实验验证;实验结果表明,采用滑模-自抗扰速度电流复合控制器与改进型滑模位置观测器的高速永磁同步电机控制系统无论在低速或高速,空载或带载的条件下,都表现出较好的精确性、可靠性与鲁棒性。

关键词：高速永磁同步电机滑模控制自抗扰控制无位置传感器控制滑模观测器

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一种表贴式永磁同步电机无位置传感器转速估计切换方法

一种表贴式永磁同步电机无位置传感器转速估计切换方法

引用

作者：张磊徐金海高春侠潘文凯郑长明毛永强 266580 山东省青岛市黄岛区长江西路66号

本发明属于永磁同步电机控制领域，涉及一种无位置传感器永磁同步电机调速控制策略。本发明提供了一种表贴式永磁同步电机无传感器宽速度范围控制的装置及方法，本发明主要解决传统机械式位置观测器带来的系统成本增加、稳定性差等缺点... 详细信息

标准号: CN109560728A

本发明属于永磁同步电机控制领域，涉及一种无位置传感器永磁同步电机调速控制策略。本发明提供了一种表贴式永磁同步电机无传感器宽速度范围控制的装置及方法，本发明主要解决传统机械式位置观测器带来的系统成本增加、稳定性差等缺点。方法包括：在零低速阶段，在估计直轴正方向注入脉振高频电压信号，检测相电流，位置观测器估计转速与位置角度；在中高速阶段，采用模型参考自适应方法，利用电压、电流等参数进行无位置传感器控制。在低速与中速切换阶段，使用斜率可根据速度变化的加权函数对两种方法的速度估计值进行加权计算，保证电机在全速度范围实现无位置传感器控制。

关键词：永磁同步电机无位置传感器控制位置观测器高频电压信号无位置传感器低速阶段调速控制范围控制加权函数加权计算模型参考速度变化速度估计无传感器系统成本表贴式相电流中高速自适应脉振直轴电机检测保证

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电磁直线驱动装置无传感控制技术研究

电磁直线驱动装置无传感控制技术研究

引用

作者：李玉娇山东理工大学

学位级别：硕士

电磁直线驱动装置作为一种驱动元件,能够将输入的电能转化为机械能以驱动直线运动,适用于需要平稳进给的直线运动场合,引起了广大研究者的关注。电磁直线驱动装置运行过程中需要将动子的位移作为反馈信号以控制运动进程,而现阶段动子位... 详细信息

电磁直线驱动装置作为一种驱动元件,能够将输入的电能转化为机械能以驱动直线运动,适用于需要平稳进给的直线运动场合,引起了广大研究者的关注。电磁直线驱动装置运行过程中需要将动子的位移作为反馈信号以控制运动进程,而现阶段动子位移信号的检测是通过高速位移传感器实现的,使系统的成本和结构紧凑性受到影响。因此实现无位置传感器控制技术,对直线驱动控制技术的发展具有重要的意义。本文通过理论分析、数学建模、仿真研究和试验验证相结合的方法,针对电磁直线驱动装置无位置传感器控制技术,建立了用于电磁直线驱动装置动子位移估计的直接计算法、人工神经网络算法、改进型GA-BP算法,并使用测控系统获得的数据样本验证并分析了各种算法的有效性,基于测控系统进行了无位置传感器控制试验验证。具体工作包括以下几个方面:(1)完成了电磁直线驱动装置的结构和原理分析,基于直驱式AMT换挡试验台架,建立了电磁直线驱动装置测控系统,确定了测控系统试验步骤,获得了各工况条件下系统参数的数据样本,为后续的动子位移估计方案奠定了基础。(2)建立了电磁直线驱动装置各子系统的数学模型,并通过数学模型确定了各系统参数之间的数学关系,建立了基于电磁直线驱动装置反电动势的动子位移估计方案,搭建了MATLAB/Simulink仿真模型,并对应用样本数据获得的仿真结果进行了分析:由于电磁直线驱动装置部分系统参数的误差以及受到测控系统中控制策略的影响,退挡阶段和进挡第一阶段存在一定误差但相对较小,但其余进挡阶段的位移计算误差逐渐增大,进挡第三阶段之初的最大绝对误差达到了6.05mm。使用直接计算法获得的电磁直线驱动装置动子位移存在一定误差且不可避免,不能用作控制系统的位移反馈信号。(3)建立了电磁直线驱动装置的间接位移检测原理,分别分析了RBF和BP神经网络的原理,建立了两种神经网络算法的MATLAB网络结构,确定了相关网络参数。应用样本数据对两种神经网络进行了离线训练和验证,结果表明:在工况一条件下,与RBF神经网络相比,BP神经网络的预测精度提高了2.04%,RMSE降低了30.45%,MAPE降低了25%,训练时间节省了73.05%;在工况二条件下,与RBF神经网络相比,BP神经网络的预测精度提高了0.7%,RMSE降低了21.06%,MAPE降低了4%,训练时间节省了70.39%。显然BP神经网络的预测效果相对较好,且网络结构更加简单。(4)为提高BP神经网络预测的精确度,改善退挡阶段和进挡第一阶段的预测效果,将具有全局收敛性的改进型遗传算法与快速局部优化性能较好的BP神经网络算法结合起来,构建了一种改进型GA-BP算法,建立了算法的MATLAB模型,应用各工况的样本数据对网络进行了训练和验证,对获得的训练结果进行了分析:各工况下,应用改进型GA-BP算法预测动子位移的精确度均大于96.3%,与传统BP算法相比,精确度平均提高了2.2%,RMSE平均降低了21.8%,MAPE平均降低了23.9%。应用基于直驱式AMT换挡试验台架所建立的电磁直线驱动装置测控系统,进行无位置传感器控制试验:将训练好的改进型GA-BP网络载入到测控系统中,以相关的系统实时参数作为网络的输入,以网络输出的预测位移代替原位移传感器的输出位移作为控制系统的反馈。无位置传感器控制试验的结果表明:应用改进型GA-BP网络能够实现顺利换挡,各工况试验结果的精确度均大于96%。

关键词：电磁直线驱动装置无位置传感器控制 RBF神经网络 BP神经网络改进型遗传算法

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基于新型多电平功率变换电路的SRM高性能驱动系统研究

基于新型多电平功率变换电路的SRM高性能驱动系统研究

引用

作者：王宇天津工业大学

学位级别：硕士

开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor,SRM）具有结构简单、工作可靠、效率高、成本低、能在较宽的调速范围内稳定运行以及不需要稀土永磁材料等优点,已经被广泛应用于工业传动、新能源汽车、航空航天等多个领域,是一种很有应用前... 详细信息

开关磁阻电机（Switched Reluctance Motor,SRM）具有结构简单、工作可靠、效率高、成本低、能在较宽的调速范围内稳定运行以及不需要稀土永磁材料等优点,已经被广泛应用于工业传动、新能源汽车、航空航天等多个领域,是一种很有应用前景的电机。本文以构建开关磁阻电机高性能驱动系统为目标,对多电平功率变换电路、直接瞬时转矩控制抑制转矩脉动及无位置传感器控制等关键技术问题进行了深入分析和系统研究。功率变换电路的作用是将电源的能量提供给SRM,不对称半桥电路在SRM高速运行时由于其励磁和退磁速度较慢,具有一定的局限性。本文总结了多种已有的开关磁阻电机多电平功率变换电路的优缺点,创新性地提出了一种新型多电平功率变换电路。该电路能够实现快速励磁和快速退磁,并且各相之间可以独立控制,适用于不同相数的SRM。本文还对所提出电路的单相和重叠导通模式中各个工作状态进行了详细分析并讨论了电路中关键器件的选型方法。本文基于直接瞬时转矩控制进行了SRM驱动系统的转矩脉动抑制研究,提出了一种利用重叠两相输出转矩电流比（T/i）的变化规律优化直接瞬时转矩控制系统效率的方法。为克服电机高速运行时不对称半桥电路的缺陷,将所提出的多电平功率变换电路应用于SRM的直接瞬时转矩控制系统,仿真结果证明,所提出多电平电路应用于直接瞬时转矩控制具有更好的转矩脉动抑制效果。最后,搭建了基于所提出各相独立多电平功率变换电路的直接瞬时转矩控制实验平台,为升压电容设计了过压保护装置,增强了系统的可靠性,该设计具有独创性,使多电平电路更具有实际应用意义。本文还在SRM无位置传感器控制方面进行了研究,利用BP（Back Propagation）神经网络建立了 SRM转子位置模型,并引入预处理的方法对模型的精度和规模进行了优化,使之满足电机实时驱动系统的要求。针对一台三相12/8极SRM开展了无位置传感器控制研究。通过改进积分公式、考虑绕组电感随温度变化的影响、考虑传感器延时以及相间互补的方法提高了SRM无位置传感器驱动系统的控制精度和稳定性。实验结果证明,所建立的SRM无位置传感器驱动系统具有较高的实用价值和意义。

关键词：开关磁阻电机功率变换电路转矩脉动直接瞬时转矩控制无位置传感器控制

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永磁同步电机高频注入无传感器控制系统的设计与实现

永磁同步电机高频注入无传感器控制系统的设计与实现

引用

作者：柳鹏华中科技大学

学位级别：硕士

永磁同步电机(PMSM)因效率高、体积小、结构简单等优点在工业领域扮演重要的角色。电机控制系统一般需要知道转子的位置,而安装位置传感器会增加电机的成本,也限制了电机在高温、湿度大等场合下的应用。为了解决这些问题,永磁同步电机... 详细信息

永磁同步电机(PMSM)因效率高、体积小、结构简单等优点在工业领域扮演重要的角色。电机控制系统一般需要知道转子的位置,而安装位置传感器会增加电机的成本,也限制了电机在高温、湿度大等场合下的应用。为了解决这些问题,永磁同步电机的无位置传感器技术被广泛关注。本文以内埋式PMSM为研究对象,对高频脉振电压注入控制算法展开研究,并提出改进的算法,在低速和零速下实现了对永磁同步电机的转子位置跟踪。本文建立PMSM的数学模型,阐述了高频脉振电压注入法的基本原理,利用电机的饱和凸极效应,对估算角度进行补偿,实现转子的初始位置检测。对高频脉振电压注入法进行参数设计,包括滤波器的设计、位置跟踪观测器的选择以及高频注入信号频率和幅值的选择。研究不同载波比的情况下,高频脉振电压注入法对转速的跟踪效果,在一定范围内,增大载波比能提高控制系统的动态性能和稳态性能。在电机参数变化时应用高频注入算法,验证了该算法不依赖电机参数,有很强的鲁棒性。同时,针对传统算法中带通滤波器对控制系统带来的影响,本文提出了新的改进算法,对检测的电流信号采用快速傅里叶变换(FFT)的分析方法,直接提取包含转子位置误差的信息,减少了带通滤波器和低通滤波器的使用。在MATLAB/Simulink环境下对传统算法和改进后的算法进行仿真对比实验,验证了改进算法有更好的控制性能。最后在基于TMS320F28335搭建的PMSM物理实验平台上对本文所提的改进高频脉振电压注入法进行实验,结果验证了本文内容的准确性,改进的算法使无位置传感器控制系统有很好的稳态性能和动态性能。

关键词：永磁同步电机无位置传感器控制高频脉振电压注入载波比快速傅里叶变换

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基于太阳能最大功率点跟踪的无刷直流电动机无位置控制系统的研究

基于太阳能最大功率点跟踪的无刷直流电动机无位置控制系统的研究

引用

作者：马安飞杭州电子科技大学

学位级别：硕士

在全球能源消耗和环境污染日益严重的今天,太阳能作为一种可再生和无污染的能源,成为了人类解决能源危机的有效途径之一。但目前光伏系统普遍存在利用率低的问题,因此开展对太阳能最大功率点跟踪的研究对于提高光伏系统利用效率具有非... 详细信息

在全球能源消耗和环境污染日益严重的今天,太阳能作为一种可再生和无污染的能源,成为了人类解决能源危机的有效途径之一。但目前光伏系统普遍存在利用率低的问题,因此开展对太阳能最大功率点跟踪的研究对于提高光伏系统利用效率具有非常重要的意义。无刷直流电动机作为21世纪电机领域的佼佼者,已在很多领域中得到了广泛应用,但其位置传感器仍然在一定程度上限制了其应用场合,因此开展对无刷直流电动机无位置传感器控制方法的研究也是十分必要的。本文设计的基于太阳能最大功率点跟踪的无刷直流电动机无位置控制系统是光伏系统和电机系统的结合,具有非常广阔的应用前景。本文围绕此系统进行了如下工作:首先,本文对光伏电池和无刷直流电动机的基本原理进行了介绍。在光伏电池方面,主要介绍了光伏电池的物理结构、工作原理和数学模型,并在Matlab/Simulink环境中搭建了光伏电池模型。为了验证该模型的正确性,对光伏电池模型的输出特性进行了仿真分析。在无刷直流电动机方面,主要介绍了无刷直流电动机的系统组成、运行原理和数学模型。其次,本文对太阳能最大功率点跟踪方法中的扰动观测法和无刷直流电动机无位置控制中的反电动过零点位置检测法的实现原理进行了详细的介绍。为了对这两种算法的性能进行验证,本文搭建了基于扰动观测法的最大功率点跟踪系统和基于反电动势过零位置检测的无刷直流电动机无位置控制系统,并对这两个系统的仿真实现结构图做了详细的介绍。仿真结果表明了这两种算法的正确性和有效性。然后,本文搭建了一套基于太阳能最大功率跟踪的无刷直流电动机无位置控制系统,并对系统中的硬件设计和软件设计都做了详细的说明。硬件部分主要介绍了以TMS320F28035数字信号处理器为核心的控制系统的硬件设计、基于Buck变换器的最大功率点跟踪系统的硬件设计和基于三相全桥逆变电路的无刷直流电动机驱动系统的硬件设计。软件部分主要介绍了扰动观测法的程序设计、无刷直流电动机起动程序的设计、无刷直流电动机位置闭环程序的设计和速度检测程序的设计。最后,为了验证系统的性能,本文进行了一系列的实验。最终结果一方面证明了本文所搭建系统的硬件设计和软件设计的正确性,另一方面也证明了基于反电动势过零点位置检测算法能够很好的实现无刷直流电动机的无位置控制。

关键词：太阳能最大功率点跟踪无刷直流电动机无位置传感器控制数字信号处理器

来源：评论

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基于自抗扰控制技术的PMSM无传感器系统研究

基于自抗扰控制技术的PMSM无传感器系统研究

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作者：李瑞朋哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)不仅具有功率密度高、转子转动惯量小、运行效率高等优点,而且结构简单、重量轻、体积小,因此在工程实践中得到了广泛的应用。然而,永磁同步电机是一个多变量强耦合的非线性系统... 详细信息

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)不仅具有功率密度高、转子转动惯量小、运行效率高等优点,而且结构简单、重量轻、体积小,因此在工程实践中得到了广泛的应用。然而,永磁同步电机是一个多变量强耦合的非线性系统,单纯的PID控制难以同时满足动态响应快、超调小以及抗干扰能力强的高性能要求。因此,本文在PMSM控制系统中引入自抗扰控制技术(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)。为了避免机械位置传感器带来的种种缺点,本文对基于扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)的PMSM无位置传感器控制系统进行研究。针对基于ESO的无位置传感器控制系统,研究在d-q坐标系下基于ADRC控制器的转子角度观测方法和在α-β坐标系下基于ESO的转子角度观测方法,并通过仿真分析两者的性能,构建基于扩张状态观测器和归一化锁相环的无位置传感器控制系统,并证明扩张状态观测器的稳定性。最后仿真验证该方法对转子位置的观测性能。基于PMSM系统和典型的二阶积分串联型系统对NLADRC和LADRC做出充分研究,并总结了各自的优缺点。针对NLADRC调参难度大的问题,研究一种简单实用的参数整定方法,该方法根据控制率限幅使系统达到基本稳定,然后通过各重要参数对系统控制性能的影响使系统运行于最佳性能点。最后通过实验验证该方法的有效性。针对NLADRC抗干扰能力随扰动幅值的增大而递减的缺点,提出并设计NLADRC/LADRC切换控制策略,并对该控制策略的电流环和转速环的性能进行分析,通过仿真验证该控制策略可以有效结合NLADRC和LADRC的优点,回避两者的缺点,提高系统的控制性能。搭建以直流发电机为负载的永磁同步电机实验平台,通过实验验证基于扩张状态观测器的无传感器控制方法和NLADRC/LADRC切换控制策略的有效性,并将NLADRC/LADRC切换控制器移植到无传感器控制系统中,实验验证系统的控制精度、抗扰性能以及调速性能。

关键词：永磁同步电机无位置传感器控制自抗扰控制技术扩张状态观测器

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