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作者：田里思杨涛李兆勋宋建雄周君威尚剑潘大海庄虎史猛猛 221116 江苏省徐州市铜山区大学路1号

本发明公开了一种基于扩展卡尔曼滤波的感应电机传感器矢量控制方法，该方法包括以下步骤：在两相静止坐标系下获取感应电机的定子电流、转子磁链和转子转速作为状态变量；运用一阶后向差分法对变量进行离散化处理得到空间模型；基于后... 详细信息

标准号: CN114722528A

本发明公开了一种基于扩展卡尔曼滤波的感应电机传感器矢量控制方法，该方法包括以下步骤：在两相静止坐标系下获取感应电机的定子电流、转子磁链和转子转速作为状态变量；运用一阶后向差分法对变量进行离散化处理得到空间模型；基于后验残差序列，采用自适应算法对扩展卡尔曼滤波器的过程噪声协方差矩阵Q进行估算与更新；将上述辨识出的转子转速和磁链，通过解耦，对电机的磁链和转速分别进行闭环控制，构成无位置传感器矢量控制系统。本发明利用后验残差序列对过程噪声协方差矩阵进行实时的自适应调整，有效提高感应电机转速和磁链辨识的精度、鲁棒性以及收敛速度。

关键词：磁链协方差矩阵感应电机过程噪声转子转速辨识残差扩展卡尔曼滤波器扩展卡尔曼滤波两相静止坐标系感应电机转速矢量控制系统无位置传感器传感器矢量离散化处理自适应调整自适应算法闭环控制定子电流空间模型转子磁链状态变量差分法鲁棒性后向解耦一阶收敛电机估算更新

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基于DSP的永磁同步电机无位置传感器控制方法

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电源技术 2012年第5期36卷 740-743页

作者：周霞广东省阳江职业技术学院计算机应用广东阳江529500

机械制造、医疗设备、信息和军事装备等行业都需要应用到数控技术,而数控技术的核心问题在于如何提高电机运行速度和转子位置的控制精度。为了进一步提高对电机速度和位置的控制精度,并且便于系统的数字化实现,给出了一种改进的永磁同... 详细信息

机械制造、医疗设备、信息和军事装备等行业都需要应用到数控技术,而数控技术的核心问题在于如何提高电机运行速度和转子位置的控制精度。为了进一步提高对电机速度和位置的控制精度,并且便于系统的数字化实现,给出了一种改进的永磁同步电机速度与位置的计算方法,并在此方法的基础上,给出了一种能够使电机在低速运行时仍然能够具有良好的速度与位置响应的策略。为了解决电机在低速运行时速度与位置估算不准确的问题,在应用了永磁同步电机无位置传感器状态估计方法的基础上,引入了适用于转子磁场定向矢量控制系统的PI调节器控制环节。当电机在低速状态运行时（系统规定低速运行范围在5~20 r/min）,系统自动切换至低速运行模式,PI调节器对转矩电流的误差项进行采样,来获得电机的转速信息。通过仿真实验,可以很清晰地看出,系统引入PI调节环节以后,电机无论是在高速运行还是在低速运行时都具有较为理想的运行效果。

关键词：数控永磁同步电机无位置传感器 PI调节器

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永磁同步电机无传感器运行的零漂补偿研究

永磁同步电机无传感器运行的零漂补偿研究

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作者：尤钱亮江苏科技大学

学位级别：硕士

永磁同步电机功率密度高、性能优良,在工业制造、交通运输和家用电器等领域得到广泛应用。考虑到减小控制装置大小、降低成本以及系统运行可靠性问题,需摒弃位置传感器,实现永磁同步电机无传感器控制。目前,永磁同步电机无传感器控制策... 详细信息

永磁同步电机功率密度高、性能优良,在工业制造、交通运输和家用电器等领域得到广泛应用。考虑到减小控制装置大小、降低成本以及系统运行可靠性问题,需摒弃位置传感器,实现永磁同步电机无传感器控制。目前,永磁同步电机无传感器控制策略中磁链观测器法是最常用也是最容易实现的算法之一。但是磁链观测器法中磁链观测存在纯积分环节,因传感器误差或者死区时间的影响会带来一定的零漂,纯积分会使得零漂积累至积分饱和,从而造成磁链观测误差,进而导致转子位置估计误差,所以需要选择合适的方法处理这一问题,以表贴式永磁同步电机为研究对象,对基于磁链观测法的零漂补偿技术展开研究,主要工作包括:第一,构建了永磁同步电机数学模型,介绍了矢量控制原理,概括了SVPWM的基本原理和算法实现,为后续永磁同步电机零漂补偿的研究奠定了理论基础;第二,针对传统基于低通滤波法的磁链观测器动态性能差的问题,提出了一种基于改进型低通滤波法的磁链观测器,交换了低通滤波模块与相位幅值补偿模块的位置,有效地提升了永磁同步电机控制系统的动态性能,并通过实验和仿真验证了所提方法的有效性;第三,针对传统滤波法磁链观测器不能完全消除零漂的问题,提出了两种基于高阶滤波器的新方法,第一种是双低通滤波器代替纯积分求解定子磁链的新方法,该方法采用两个不同介质频率和比例系数的低通滤波器,对输入反电势滤波后相减消除零漂。第二种是能消除直流偏置的带通滤波器法定子磁链观测器,并且通过理论推导后给出了以上两种高阶滤波器的幅值和相位的补偿方法,有效地提升了磁链观测精度和转子跟踪精度,并通过实验和仿真验证了所提方法的有效性;第四,针对高阶滤波法参数设定复杂,相位和幅值补偿繁琐的问题,提出了一种黑盒方法来解决永磁同步电机磁链观测中的零漂问题,本文设计的黑盒方法是一种基于云模型零漂补偿的磁链观测器。在介绍云模型算法后,将云模型算法融入到磁链观测器中,实现在宽速度范围内(尤其是低速)精确地估算电机定子磁链,实现永磁同步电机的高性能控制,并通过仿真验证了所提方法的有效性;本文的研究极大地丰富了永磁同步电机无位置传感器控制算法中消除零漂的方法,对实际工程中变频驱动器的设计具有一定的指导意义和借鉴价值。

关键词：永磁同步电机无位置传感器零漂补偿转子位置估计磁链观测器

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一种新型永磁同步电机转子位置的辨识方法

一种新型永磁同步电机转子位置的辨识方法

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作者：李光明徐政柳叙贤赵佳怡李胜关彦彬 266000 山东省青岛市黄岛区黄河西路689号220室

本发明公开了一种新型永磁同步电机转子位置的辨识方法，可应用于基于空间矢量控制的、无位置传感器的PMSM驱动系统上，为大转矩、无回摆起动提供了必要的转子初始位置信息。该方法基本原理：与传统高频注入初始位置等检测方法相比，该... 详细信息

标准号: CN115441793A

本发明公开了一种新型永磁同步电机转子位置的辨识方法，可应用于基于空间矢量控制的、无位置传感器的PMSM驱动系统上，为大转矩、无回摆起动提供了必要的转子初始位置信息。该方法基本原理：与传统高频注入初始位置等检测方法相比，该方法简化了检测过程；另外，该方法通过单次同步采样的电流，即可准确计算出磁极轴向的角度，无需进行多个电压矢量的调制，并彻底消除了控制误差的影响通过利用电机凸极效应对电流响应的影响，确认磁极轴向位置，分三次对PMSM的各相定子绕组单独施加大小相等的电压，利用单次同步采样的电流，即可准确计算出磁极轴向的角度，由于无需进行多个电压矢量的调制，大大简化了检测过程，并彻底消除了控制误差的影响。

关键词：磁极轴电压矢量控制误差同步采样调制检测永磁同步电机转子空间矢量控制无位置传感器转子初始位置大小相等电流响应定子绕组驱动系统凸极效应大转矩起动辨识回摆电机施加应用

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一种电机控制方法、装置、介质、盲驱、驻车设备及车辆

一种电机控制方法、装置、介质、盲驱、驻车设备及车辆

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作者：谢萌褚林林卢志坚陈剑锋杨定伟 201206 上海市浦东新区榕桥路555号

本发明属于智能车技术领域，尤其涉及一种电机控制方法、装置、介质、盲驱、驻车设备及车辆；在位置传感器失效的场景下，通过间接的检测过程，实现了电机启停时机的有效控制；在电流传感器参与及未参与的前提下，分别借助电机的电流特... 详细信息

标准号: CN115313955A

本发明属于智能车技术领域，尤其涉及一种电机控制方法、装置、介质、盲驱、驻车设备及车辆；在位置传感器失效的场景下，通过间接的检测过程，实现了电机启停时机的有效控制；在电流传感器参与及未参与的前提下，分别借助电机的电流特征波形和电机的工作时长实现无位置传感器条件下的电机启停控制；尤其适用于位置传感器失效或未带位置传感器时直流有刷电机驱动下的电子驻车系统；对于采用相同发明构思的相关装置、存储介质、盲驱模组、驻车设备及车辆，本发明也进行充分的公开；相关方法和产品的实施有利于简化系统，提高系统可靠性，使得相关系统的鲁棒性得到提升。

关键词：位置传感器电机启停驻车设备电机电子驻车系统无位置传感器直流有刷电机电流传感器系统可靠性存储介质电机控制电流特征发明构思工作时长简化系统相关装置有效控制带位置鲁棒性智能车传感器模组场景驱动检测时机

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基于预测控制的永磁同步电机无位置控制研究

基于预测控制的永磁同步电机无位置控制研究

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作者：高锦秋西北工业大学

学位级别：硕士

永磁同步电机具有高转矩惯性比、高功率因数、高效率、体积小和可靠性高等特性,因此在许多领域中得到了推广及使用。在高性能永磁同步电机调速驱动系统中,为了获得电机的转子位置角和转速,传统方法是在轴上安设位置传感器,这增加了系统... 详细信息

永磁同步电机具有高转矩惯性比、高功率因数、高效率、体积小和可靠性高等特性,因此在许多领域中得到了推广及使用。在高性能永磁同步电机调速驱动系统中,为了获得电机的转子位置角和转速,传统方法是在轴上安设位置传感器,这增加了系统的复杂度,系统成本上升;同时,传感器较易受环境干扰,系统可靠性会降低。因此,无传感器控制研究在高性能永磁同步电机控制领域和一些特殊的应用场合具有十分重要的意义。本文主要研究了基于预测控制的永磁同步电机无位置传感器控制系统。首先介绍了PMSM的本体结构和数学模型;然后介绍了空间电压矢量脉宽调制和其控制算法,介绍了有限控制集模型预测控制算法的基本原理;最后对本文所研究的永磁同步电机设计了传统闭环矢量控制系统和基于FCS-MPC的电机控制系统;最后对本文所研究的永磁同步电机设计了传统闭环矢量控制系统和基于FCS-MPC的电机控制系统,并对这两种电机控制方法的控制性能进行对比。然后,本文先介绍滑模变结构控制基本原理基础和基于传统滑模观测器法的永磁同步电机无位置传感器控制策略;然后阐明滑模变结构控制系统的优点以及“抖振”现象存在的原因;再针对传统滑模控制抑制抖振的两种方法——边界层方法和高阶滑模方法,研究了永磁同步电机的基于“S”型开关函数的滑模观测器和二阶滑模观测器的无位置控制算法。通过在MATLAB/Simulink中搭建无位置传感器控制系统的仿真模型,初步验证了两种滑模观测器策略均可有效削弱传统滑模观测器的抖振以及转子位置估算延时问题。基于无位置传感的有限集模型预测控制实现过程中,大量的控制算法(如无位置算法,状态采样,模型预测控制算法)的执行需要消耗一定的时间,该计算延时会导致模型预测控制器的预测值和实际值存在较大的偏差,从而降低最优控制的效果。为提高有限集模型预测控制器的性能,本文提出一种新型计算延时补偿算法。最后,为验证本文设计的基于有限集模型预测控制的无位置传感器控制算法,本文设计并搭建了一套永磁同步电机控制系统。为了系统的控制性能,选用高速数字信号处理器TMS320F28335为控制芯片。通过实验可以看出,本文提出的基于模型预测控制的PMSM无位置传感器控制系统能在电机静态运行、动态运行及负载转矩扰动情况下准确地估算转子位置,可以在实际工程中推广运用。

关键词：永磁同步电机模型预测控制滑模观测器无位置传感器延时补偿

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轨道交通用初级励磁型永磁直线电机低成本控制系统研究

轨道交通用初级励磁型永磁直线电机低成本控制系统研究

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作者：蒋宁南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着经济和科技的飞速发展,能耗低、绿色环保、方便快捷的城市轨道交通能够有效缓解城市交通问题。相比于传统旋转电机,直线电机具有定位精度高、维护简单、可靠性高等优点,具有广阔的应用前景。相较于应用较多的直线感应电机,磁通切换... 详细信息

随着经济和科技的飞速发展,能耗低、绿色环保、方便快捷的城市轨道交通能够有效缓解城市交通问题。相比于传统旋转电机,直线电机具有定位精度高、维护简单、可靠性高等优点,具有广阔的应用前景。相较于应用较多的直线感应电机,磁通切换永磁直线电机(Linear Flux-Switching Permanent Magnet,LFSPM)将永磁体和电枢绕组均置于初级短动子上,在保持次级结构简单的同时具有功率密度高、效率高的优点;但采用传感器获取电机的位置信息会导致驱动系统的成本增加和可靠性的降低,因此本文对于LFSPM电机的低成本控制系统进行了相关研究,主要包括滑模观测器无位置传感器矢量控制以及直接推力控制。本文首先针对经济成本和带载性能对LFSPM电机与直线感应电机进行了比较,分析表明LFSPM电机在轨道交通应用上具有一定优势。根据有限元的仿真结果搭建了LFSPM电机在不同坐标系下的数学模型,结合实际大气隙应用场景在Simulink上进行了大功率、大气隙LFSPM电机的矢量控制仿真分析,并采用d SPACE实验平台对小功率样机进行了实验验证。其次分析了传统滑模观测器估算LFSPM电机速度和位置的原理,并针对LFSPM电机的特点提出了相应的改进措施。采用Sigmoid函数代替开关函数以减小系统抖振问题,并引入自适应反馈增益以扩大滑模观测器的工作速度范围,最后采用锁相环估算电机的速度和位置信息。仿真和实验结果均验证了改进后的滑模观测器的有效性。然后利用直接推力控制实现LFSPM电机的无位置传感器运行,仅采用速度传感器检测速度实现闭环运行。在分析传统滞环推力控制的推力波动后,推导出了推力波动值与选取的有效空间电压矢量间的关系。针对LFSPM电机电感值小、极距小的特点,提出采用占空比调制的策略降低电机推力和磁链的波动。通过仿真比较了传统滞环推力控制和基于占空比调制的直接推力控制的控制性能,并进行了实验验证,表明提出的策略能够有效降低电机的推力波动。最后利用d SPACE控制器搭建了LFSPM电机的实验平台,详细说明了实验平台中软硬件系统设计方案,从而为验证本文提出的控制策略的可行性及有效性提供实验支撑。

关键词：磁通切换永磁直线电机无位置传感器滑模观测器直接推力控制

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基于负载估计和动态调速的PMSM无传感启动方法

基于负载估计和动态调速的PMSM无传感启动方法

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作者：李世华向付源陈德锦余轲李召勤朱路温法蕊 221004 江苏省徐州市徐州工业园区屯石大沟以东、屯青路以西

本发明公开了一种基于负载估计和动态调速的PMSM无传感启动方法，属于永磁同步电机技术领域，该方法首先通过检测转矩临界点的q轴电流值iq0估计出负载转矩Tl0，然后根据目标转速计算加速度和q轴电流的设定值，最后根据系统的输入信号和... 详细信息

标准号: CN114977904A

本发明公开了一种基于负载估计和动态调速的PMSM无传感启动方法，属于永磁同步电机技术领域，该方法首先通过检测转矩临界点的q轴电流值i_q0估计出负载转矩T_l0，然后根据目标转速计算加速度和q轴电流的设定值，最后根据系统的输入信号和运行情况调整q轴电流，实现高性能动态调速功能。本发明通过在运行前对负载进行估计以及运行中对q轴电流幅值的控制，使得加速度和转速可以在开环运行中进行动态调节，且有效提高了开环启动的稳定性，实现了在无位置传感器情况下的PMSM开环启动控制。

关键词：开环动态调速临界点无位置传感器永磁同步电机动态调节负载估计负载转矩目标转速启动控制传感转矩检测

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永磁同步电机自适应滑模观测器无传感器矢量控制系统

永磁同步电机自适应滑模观测器无传感器矢量控制系统

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作者：张震哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

永磁同步电机具有功率因数高、输出转矩大的优点,广泛应用于工业领域。永磁同步电机的精确驱动控制需要位置传感器精确地获取转子位置信息,但加装位置传感器价格高、体积大,系统的抗高频噪声干扰性能差。因此无位置传感器控制技术成为... 详细信息

永磁同步电机具有功率因数高、输出转矩大的优点,广泛应用于工业领域。永磁同步电机的精确驱动控制需要位置传感器精确地获取转子位置信息,但加装位置传感器价格高、体积大,系统的抗高频噪声干扰性能差。因此无位置传感器控制技术成为了学者的研究热点和重点。基于三相静止坐标系下的永磁同步电机数学模型和矢量控制理论,通过坐标变换和变量解耦推导确定了永磁同步电机矢量控制系统数学模型。分析并优化了SVPWM算法;针对永磁同步电机无位置传感器控制中电机转子位置和转速估算的问题,根据永磁同步电机电压方程和滑模变结构理论,引入反电动势反馈和饱和开关函数,构建了自适应滑模观测器并对转子位置和转速进行估算,确定自适应系数并离散观测器方程并对其稳定条件分析进行分析,自适应滑模观测器在准确估计转子位置的同时理论上可以减弱滑模运动所产生的抖动;通过I/F三段式起动的方式解决了永磁同步电机无位置传感器零速度起动的问题,优化了切换过程。建立了完整的永磁同步电机自适应滑模观测器无传感器矢量控制系统理论。基于TMS320F28335设计了无位置传感器矢量控制系统,将上述理论通过CCS编译环境进行软件编译实现,结合DSP的具体功能对系统的硬件电路进行设计,最终完整的实现了永磁同步电机自适应滑模观测器无传感器矢量控制系统实验平台。通过搭建的实验平台对上述理论进行验证分析,永磁同步电机在各种运行状态下自适应滑模观测器都能够准确地估算转子位置并有效地减小系统抖振;系统稳定性好,调速范围宽,动态响应性能好;扰动负载下系统具有很强的抗扰动性;该系统能够替代永磁同步电机有位置传感器矢量控制系统。

关键词：永磁同步电机自适应滑模观测器无位置传感器转子位置矢量控制

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线反电动势观测器的改进与增益优化的BLDC控制方法研究

线反电动势观测器的改进与增益优化的BLDC控制方法研究

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作者：曲行行大连交通大学

学位级别：硕士

无刷直流电机因具备优良的调速性能、简洁的内部结构及较高的使用效率,自问世以来被广泛应用于各个领域,关于其控制方式的研究也成为现代电气传动领域的研究热点。无刷直流电机的普遍控制方式是采用机械传感器获取转子位置对定子绕组进... 详细信息

无刷直流电机因具备优良的调速性能、简洁的内部结构及较高的使用效率,自问世以来被广泛应用于各个领域,关于其控制方式的研究也成为现代电气传动领域的研究热点。无刷直流电机的普遍控制方式是采用机械传感器获取转子位置对定子绕组进行换相以实现其旋转。然而,位置传感器会在系统尺寸、控制成本、抗干扰性及电路复杂性等多方面限制无刷直流电机的推广与应用。因此,无刷直流电机的无位置传感器控制技术成为目前国内外一重点的研究方向。无位置传感器控制的关键问题是电机转子位置信息的采集。本文通过阅读大量相关文献,研究国内外几种主流的无位置传感器控制方法后,总结了现有方法中存在的优缺点,以无刷直流电机控制系统为研究对象,通过分析其整体结构、数学模型和控制原理等,经综合考虑后采用状态观测理论研究设计了一种基于线反电动势状态观测器来获得电机速度及转子位置等相关信息的方法,以此为基础进行无刷直流电机的无位置传感器控制。同时,针对传统状态观测器设计理论中存在的普遍缺陷,如包含大量高频干扰分量、开关增益值的选择需要高频且恒定、估算状态量易抖振等问题,本文改进传统状态观测器结构,提出了一种线性和非线性误差反馈相结合的新结构,极大程度上减小了估算速度中的抖振和估算反电动势中的高频扰动分量,加速估算状态量的收敛和提高观测器的稳定性。此外,为进一步确定改进后观测器的增益参数及内部反馈项函数中可调参数的最优值,本文摒弃了传统的极点配置求增益值的方法,查阅大量优化算法后选用了一种新颖的元启发式优化算法——灰狼优化算法,以电机转速的时间乘以误差积分(ITAE)作为寻优性能指标对观测器中的相关参数进行寻优计算,确保观测器在估算状态量过程中的抗干扰性及准确性,减小了与实际状态量之间的误差,保证电机转速输出的最优化。最后以MATLAB/Simulink为仿真平台,通过与传统的观测器对比及模拟不同工况下仿真。结果表明,该文所提出的改进和优化后的观测器在其加快收敛速度和减弱估计状态量的波动上有很大提升,有效降低了估算速度的绝对平均值和峰值误差,实现了无刷直流电机无位置传感器的最优化控制。

关键词：无刷直流电机无位置传感器线反电动势观测器灰狼优化算法 ITEA

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