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。     

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。     

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。     

基于快速趋近律的永磁同步电机驱动系统改进无模型滑模控制

针对永磁同步电机驱动控制系统应用传统无模型滑模方法时性能指标达不到预期的问题,提出了一种基于快速趋近律的改进无模型滑模控制方法。首先,根据永磁同步电机参数摄动时的数学模型,建立速度外环的超局部模型;其次,设计一种基于改进快速趋近律的速度外环新型无模型滑模控制器,同时为了提高电机转速的控制精度,采用扩展滑模观测器实时观测超局部模型中的未知部分;最后,通过与PI控制、传统无模型滑模算法进行仿真和试验对比,验证所提算法能降低对电机模型的依赖,提高了永磁同步电机的暂稳态控制性能,保证系统的抗扰能力和强鲁棒性。     

基于非线性观测器的IPMSM无位置传感器控制

为了解决内嵌式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器控制中转子角度和速度估计问题,根据IPMSM的状态方程和非线性理论,设计了一种非线性状态观测器,并基于Lyapunov稳定性原理讨论了观测器稳定条件.同时考虑负载影响,加入了负载转矩的观测由于模型参数问题和采样精度问题,状态变量的观测值和实际值存在一定误差,因此对角度和速度观测值分别进行了修正.仿真和试验研究表明,改进后的非线性观测器能够准确估计转子角度和速度,可以获得良好的动态和稳态性能.     

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。     

基于高阶滑模控制的异步牵引电动机可变损耗最小化

异步牵引电动机的工作效率和电能消耗率与其电动机的可变损耗有关,针对可变损耗即定转子铁损和铜损的最小化,需要计算出最佳的转子磁链模量。基于铁损的非线性数学模型和最佳效率下最优转子磁链数学模型,依托高阶滑模控制器以及超螺旋算法,转子磁链模量采用具备期望速度的异步牵引电动机实时跟踪监测。利用二次李雅普诺夫函数保证闭环跟踪监测系统的稳定性,为估算不可测的转子磁链和励磁电流变量,故设计滑模观测器,针对负载转矩来设计状态观测器。通过仿真和试验分析所提出的控制器及观测器,结果显示在同样负载转矩条件下,最优磁链相比固定磁链的可变损耗明显降低。     

基于滑模自适应鲁棒控制的城市轨道交通列车电空制动控制策略研究

针对城市轨道交通列车电空制动系统控制过程中外界干扰、执行机构时滞、基本阻力不确定等特性造成ATO(列车自动运行)系统速度跟踪及停车不准问题,根据李雅普诺夫稳定性理论提出一种基于SMARC(滑模自适应鲁棒控制)的城市轨道交通列车电空制动控制策略,设计城市轨道交通列车ATO系统基于SMARC的制动控制器。通过鲁棒控制将系统模型中非线性、输入时滞和外界扰动等所有不确定量减小到最小范围,同时也削弱了滑模控制器的抖振现象,增强了控制器的鲁棒性;进一步采用滑模控制减小列车制动过程中速度跟踪误差和减速度误差,从而获得较高的停车精度。仿真结果表明,基于SMARC的制动控制器的控制能完全满足城市轨道交通列车制动要求。     

无速度传感器感应电机自适应观测器的稳定性分析与设计

分析了感应电机低速发电工况下现有采用极点配置的自适应观测器存在不稳定区域的原因,得出了自适应观测器在全速范围内稳定的条件.在此基础上提出一种改进的速度自适应律和观测器增益矩阵选取方案.应用Lyapunov稳定性理论,得到基于自适应观测器的速度辨识自适应律;观测器的增益矩阵通过求解2 个双线性矩阵不等式得到.在MATLAB/SIMULINK环境下,对基于自适应观测器的无速度传感器感应电机直接转矩控制进行了仿真.仿真结果表明,本文给出的自适应观测器在全速范围内具有良好的稳态和动态性能,并具有很好的鲁棒性.     

基于鲁棒二次稳定性理论的状态观测器增益矩阵求法

针对具有定子电阻不确定参数的电机模型，设计了全阶自适应状态观测器，运用具有定子电阻参数不确定系统的二次稳定性理论，推导出转子速度的自适应辨识率，同时将定子电阻和速度视作不确定参数，利用LMI工具箱中求解不确定参数系统二次稳定性的方法，得到状态观测器的增益矩阵来保证整个系统在全速度范围内的稳定运行。此方法计算量小，易满足实时性控制要求。仿真结果表明，基于鲁棒二次稳定性理论求出状态观测器增益矩阵能保证系统在全速度范围内的稳定运行，并且可抑制定子电阻不确定性对速度辨识的影响，具有很好的鲁棒性能。     

基于神经网络的无速度传感器感应电机转子电阻辨识方案

针对矢量控制系统提出了一种转子电阻在线辨识方案.应用神经网络理论,以转子磁链电压模型的输出为参考值,神经网络模型的输出为估计值,通过反向传播算法不断调节神经网络的权值,使转子磁链的估计值跟踪参考值,间接辨识出转子电阻.在MATLAB6.5/SIMULINK下,对无速度传感器感应电机矢量控制系统在电阻变化时的情况进行了仿真.仿真结果表明,辨识算法具有较好的静动态性能.     

全阶状态观测器在传动控制系统中的速度辨识

比较了直接转矩控制中2种计算定子磁链的方法：全阶磁链观测器法和电压-转速模型法的异同。利用MATLAB对设计的一个闭环磁链观测器进行极点配置,在该观测器基础上采用自适应原理对电机转速进行辨识。     

永磁同步电机直接转矩控制系统研究与仿真

首先介绍了永磁同步电机的数学模型;在此基础上系统地阐述了永磁同步电机直接转矩控制理论,并介绍其磁通、转矩控制方法,给出磁通观测器和转矩观测器,在MATLAB／SIMULINK中构造系统模型。仿真结果表明,该控制方法具有良好的动、静态性能。     

陡坡地基上高填路堤极限承载力研究

结合山区高速公路建设的实践,采用大型室内模型试验,找出了荷载作用下陡坡地基上高填方路堤滑动破坏面出现的位置及形态。通过对路堤边坡稳定性计算的极限分析上限法进行研究,根据折线形滑动面形式建立机动容许速度场,推导计算斜坡地基上高填方路堤稳定性及极限承载力的计算公式。运用此方法对斜坡地基上不同斜坡坡度、不同填土高度、不同路堤宽度以及不同路堤边坡坡度的填方路堤极限承载力进行计算,得出各个因素对其极限承载力的影响。研究结果表明:路堤填筑高度和顶面宽度对其极限承载力的影响最大,其次为斜坡坡度的影响,而路堤边坡坡度对其影响并不显著。建议在斜坡地基上填方路堤的设计与施工过程中综合考虑斜坡坡度、填土高度、路堤宽度、路堤边坡坡度、极限承载力等各种因素的影响,以确保山区高速公路安全畅通。     

基于全维观测器的无速度传感器异步电机控制

提出了一种模型参考自适应观测器，用于异步电机无速度传感器矢量控制系统的转速辨识。该方法将电机矢量控制与模型参考自适应系统（MRAS）相整合，异步电机作为参考模型，而全阶观测器为可调模型，利用两模型输出的误差构造了一个自适应律。理论分析和仿真结果表明，该转速辨识方法具有较强的鲁棒性和令人满意的动静态性能。     

交流异步电机直接转矩控制理论的研究

直接转矩控制是异步电机交流传动中一种新型控制方法，它充分利用逆变器的开关特点，引入容差控制概念，通过一些简单的计算和调节使异步电机的磁链和转矩在动态时按要求快速变化，因而具有高动态性能，控制电路简单的优点。对直接转矩控制系统的原理与理论作了深入的研究与探讨。