计及时变扰动下永磁牵引电机无传感器滑模控制

针对永磁同步牵引电机因参数摄动不确定因素造成控制性能下降以及速度传感器存在成本高、环境要求严格、估计精度不足等问题，提出了一种基于自适应广义高阶平方根容积卡尔曼滤波算法（ASRGHCKF）无速度传感器的永磁同步电机（PMSM）自适应非奇异快速终端滑模控制算法。首先，建立参数摄动下PMSM数学模型；其次，基于扩展滑模扰动观测器（ESMDO）设计自适应非奇异快速终端滑模转速控制算法（ANFTSMC），选择新型指数趋近律可随系统距离滑模面的远近自适应调整趋近速度，同时ESMDO实时精准观测系统的未知扰动部分；最后，结合ASRGHCKF实时精准估计电机的转速和转子位置。通过与PI和传统SMC算法进行仿真和半实物试验对比，验证了该算法在电机参数摄动下暂稳态性能更佳，有利于改善PMSM的无速度传感器控制效果。     

用于城市轨道交通车辆永磁同步电机控制的一种新型滑模观测器

针对传统滑模观测器无法满足城市轨道交通车辆永磁同步电机无传感器控制的精度问题,使用了一种新型滑模观测器。通过建立城市轨道交通车辆永磁同步电机数学模型,在采用Sigmoid函数消除抖振的同时,引入反电动势观测器来估算反电动势值,消除了相位滞后;并采用指数趋近律代替传统等速趋近律。仿真和试验结果表明,与传统滑模观测器相比,新型滑模观测器能更好地抑制抖振,具有更好的观测精度和鲁棒性,达到了城市轨道交通车辆用永磁同步电机无传感器技术的控制要求。     

基于滑模控制的卡尔曼滤波在列车定位中的研究

为了提高城市轨道交通中轮轴速度传感器与加速度计组合定位的精度,提出一种基于滑模控制的改进卡尔曼滤波算法。对于组合定位来说,由于卡尔曼滤波不能很好地修正加减速过程中的空转打滑误差,考虑到滑模控制器的滑动模态与系统的参数及扰动无关,提出采用基于滑模控制的改进卡尔曼滤波来进一步降低误差。其基本思路是应用指数趋近律滑模变结构来改善里程计算值,然后再进行卡尔曼滤波。并利用仿真软件对上述过程进行验证,仿真结果表明:基于滑模控制的改进卡尔曼滤波算法,能够在一定程度上减小空转打滑误差,进一步提高定位的精度。最后通过与其他卡尔曼滤波改进算法对比,得出基于滑模控制的卡尔曼滤波方法结构更为简单,也能保证一定的精度。     

永磁同步电机改进型积分滑模控制器研究

基于永磁同步电机的数学模型,以id=0和SVPWM相结合进行永磁同步电机控制。针对高性能伺服系统的要求,采用基于积分滑模面的滑模控制,改进了切换增益。在MATLAB/SIMULINK中对系统进行了仿真验证,仿真结果表明:和常规的积分滑模控制相比,设计的改进型积分滑模控制器超调量小、响应快、抖振小、鲁棒性较强。     

永磁同步牵引电机有效磁链观测及转矩控制

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。     

用于永磁同步电机单电流弱磁控制的积分型滑模控制器

为提高永磁同步电机单电流调节器高速运行的转速控制性能,设计了一种用于永磁同步电机单电流弱磁控制的转速滑模控制器。在滑模控制器的设计中选取了积分型滑模面,有效削弱滑模的固有抖振现象,减小了转速误差和抖动,而且电机转速对负载和供电电压的变化不敏感。结合单电流弱磁控制策略,滑模控制器利用电机定子电流d-q轴交叉耦合效应的作用,实现弱磁和转速的集成控制。仿真和数据分析验证了其可行性。     

基于MRAS和ADRC混合无速度传感器PMSM直接转矩调速控制系统研究

将模型参考自适应技术(MRAS)应用于永磁同步电机(PMSM)无速度传感器直接转矩控制系统中。以永磁同步电机本身为参考模型,以电机的电流模型为可调模型,并利用Popov超稳定理论推出自适应律,对转子速度和位置信息进行辨识。考虑到无速度传感器控制系统存在参数变化和负载扰动的鲁棒性问题,将自抗扰控制(ADRC)引入到模型参考自适应无速度传感器调速控制系统中,形成一种新型的复合控制算法。在Matlab/Simulink中建立基于MRAS和ADRC的混合无速度传感器直接转矩控制系统仿真模型,仿真结果表明,该算法具有较好的速度和位置辨识精度、较强的鲁棒性和抗干扰特性、较优的动静态特性。     

基于模型参考自适应方法的无速度传感器永磁同步电机控制

从永磁同步电动机的数学模型出发,以电动机转速为可调参数,基于电动机电流模型建立参考模型与可调模型,通过对转速估计自适应律的数学推导,提出了新的基于模型参考自适应的永磁同步电动机无速度传感方法.并根据波波夫超稳定性定理证明了系统稳定性.在MATLAB/Simulink环境下实现了永磁同步电动机基于模型参考自适应的无速度传感系统的仿真,仿真结果表明该无速度传感方法具有较好的动静态效果,可供无速度传感器情况下的永磁同步电机控制系统设计参考.     

基于改进模糊滑模控制的列车速度跟踪研究

列车运行过程具有强耦合、非线性等特征,且往往存在较大且不可观测的外界干扰,这些特性加大了列车运行控制的难度,针对列车运行速度跟踪控制问题,提出一种新的模糊滑模控制器设计方法。首先基于模糊滑模控制,引入全局快速终端滑模控制,使系统在有限时间内达到稳态;然后构造以李亚普洛夫函数导数的绝对值为补偿的自适应干扰估计项,对外界干扰进行准确估计,进而提出一种双层递阶指数趋近全局快速终端模糊滑模控制器,并且引入指数趋近率来调节滑模面的动态品质,该控制器能快速收敛到稳定状态,且有效地消除了控制器的抖振情况;最后通过仿真算例验证了所提方法的有效性,且提高了列车运行控制系统性能。     

基于自适应滑模控制的城际列车精确停车方法研究

停车精度是衡量列车自动驾驶控制性能的重要指标。针对城际轨道列车精确停车的需求，分析列车自动停车过程、列车动力学模型以及制动模型，在此基础上提出采用自适应滑模控制器来提高停车精度和列车运行舒适性；应用滑模控制原理设计列车停车控制算法，并对滑模控制中的趋近律增益进行自适应调节，以提高系统响应速度及改善稳态精度。仿真结果表明，基于自适应滑模控制的停车算法表现出良好的鲁棒性和自适应性，该控制器使列车能够精确地跟踪停车目标曲线，并改善列车的停车精度和运行舒适性。     

无速度传感器电励磁同步电机的转速和转子位置估计

研究了一种基于模型参考自适应的电励磁同步电机无速度传感器控制方案。分别给出了基于电压和电流模型的磁链观测方法,利用基于电压和电流的气隙磁链观测结果之差作为误差,经过PI自适应率进行调节之后得到估计转速。对所研究的电励磁同步电机无速度传感器矢量控制系统进行了仿真试验,仿真结果表明该控制系统能够快速、准确地辨识电机转速。     

基于无位置传感器的永磁同步电机带速度重新投入控制算法研究

永磁同步电机采用永磁体励磁,只要其旋转就会在电机端产生反电势。根据永磁同步电机的该特点及轨道交通对牵引系统带速度重新投入功能的需求,文章提出了两种基于无位置传感器的永磁同步电机带速度重新投入控制算法,详细推导了其理论基础,并给出了实现方法,并且对第二种控制算法进行了试验验证。     

基于滑模观测器的LSLSM位置辨识研究

基于长定子直线同步电机(LSLSM)的磁浮列车在中高速运行时,传统的车载位置传感器无法准确获取电机位置信息,并且位置信息易受到干扰,为此提出基于滑模观测器的位置辨识方法。在分析滑模观测器对定子电阻、d轴电感和q轴电感参数敏感性基础上,采用一种基于q轴电感校正的LSLSM位置辨识方法,可提高位置观测精度和系统可靠性。通过数字仿真和磁浮试验线验证了所提方法的正确性。     

一种组合趋近律准滑模控制的列车停车算法

针对城轨列车运行过程外界未知干扰及运行周期中参数变动造成停车不准确的问题,设计准滑模变结构控制器和基于组合趋近律的控制算法,来实现停车控制。组合趋近律滑模控制是结合常规指数趋近律和变速趋近律2种趋近方式的优点,无需外加辅助控制器来消除抖振,结构简单。通过跟踪理想运动目标曲线,完成停车过程。研究结果表明:基于组合趋近律准滑模控制器在实现精确停车的同时,系统响应快,对外界干扰和不确定性具有较强的鲁棒性。     

考虑电机凸极效应的永磁同步风力发电机滑模位置观测器

分析了直驱式永磁同步风力发电系统（D-PMSG）用内置式永磁同步电机的数学模型,通过进行数学变形,提出了一种适用于内置式永磁同步电机的新的滑模位置观测器模型。该模型只与交轴电感有关,而与直轴电感无关。并且采用双滤波器串联的方式提取反电动势信息,可以实时测量不同转速下的滤波器相移,用于角度补偿。仿真与实验验证了控制策略的有效性。     

基于分数阶滑模自适应神经网络的中速磁浮列车运行控制方法

为减小中速磁浮列车运行阻力对运行性能的不利影响,设计一种基于分数阶滑模自适应神经网络(FO-SMAC-NN)的运行控制器.首先,在考虑列车实际运行过程中受到的空气阻力、涡流阻力以及坡道附加阻力3种阻力的基础上,构造运动学方程;其次,设计分数阶滑模自适应神经网络控制律和滑模自适应参数的更新律,得到由速度前馈、分数阶滑模自...     

基于模型参考自适应的永磁同步电机在线参数辨识方法研究

为实现用模型参考自适应(MRAS)对永磁同步电机(PMSM)参数进行在线辨识,建立了参考模型与可调模型,将两模型输出的差经过自适应机构,并通过合适的自适应率来实时调节可调模型中的待辨识参数,最终使得可调模型中的待辨识参数收敛到一个正确的值,从而得到要辨识的电机参数。仿真和试验结果表明,基于MRAS的在线参数辨识算法可以准确、实时地辨识出永磁同步电机的定子电阻、电感和永磁体磁链。     

基于新型滑模变结构策略的交流调速系统

在交流传动系统设计中,通常采用电机的简化、降阶模型作为设计模型,因此,若采用经典线性控制设计,则实际系统中存在的电机参数不确定性、未建模动态及外扰必然对动、静态性能构成冲击。利用滑模控制在处理不确定性和外扰方面的优势,文章提出了一种基于新型滑模变结构策略的交流调速系统控制方案,采用滑模变结构控制环节与PI串联的结构,在瞬态过程中变结构为主导以提高鲁棒性,稳态过程中PI控制起主导作用以削弱振颤。仿真结果表明该方案在解决传统滑模控制振颤及等价控制设计困难等问题的同时,实现了优良的动、静态特性。     

一种在超调区快速响应的PMSM无位置传感器控制策略

分析了永磁同步电机(PMSM)无位置传感器在超调区不稳定的原因;提出了一种基于谐波电流估计器的新型PMSM无位置传感器控制策略,它包含六步电压法的转矩控制器、谐波电流估计器和扩展反电动势观测器。实验结果表明,采用该策略可成功实现永磁同步电机的快速转矩响应并拓宽了高速运行区域。     

大功率永磁牵引变流器半实物仿真研究

对大功率牵引永磁同步电机控制技术进行研究,提出了永磁电机在基于异步调制模式、SHEPWM调制模式和方波模式时的系统控制策略。研究了SHEPWM调制模式的工程实现方法和不同PWM模式下的动态切换方法等关键技术。经过半实物仿真验证,该控制策略在全速度范围内控制性能良好,动态切换过程中电流平滑稳定。