基于新型磁链观测器的无速度传感器感应电机控制技术研究

提出一种由补偿式的二阶带通滤波器电压磁链观测模型,基于该补偿电压模型,构成新的磁链估计器。为了解决磁链观测器多平衡状态的问题,提出以提高磁链估计精度的方法、对不同类型感应电动机磁通观测器的控制技术进行研究。对传统的模型参考自适应速度估计方法进行改进,基于补偿式二阶带通滤波器电压磁链观测模式作为参考模型,速度估计的精度提高。同时对基于新型磁链观测器的无速度传感器感应电机控制技术进行研究,然后通过仿真验证。     

基于云模型零漂补偿的磁链观测器

电压型磁链观测器由于其算法简单而得到广泛应用,其中电动势零漂对电压型磁链观测器精度的影响非常大,为此提出了一种基于云模型零漂补偿的磁链观测器.首先利用反电势积分估算磁链,在此基础上计算出直流分量,并利用直流分量与云模型控制器得到电动势零漂估计值,将其作为负反馈量消除影响.通过Matlab对所设计的磁链观测器进行实验仿真,并搭建基于云模型零漂补偿的磁链观测器的永磁同步电机实验平台,仿真和实验结果都表明设计的基于云模型零漂补偿的磁链观测器能在宽速度范围内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.     

基于滑模控制的三电平直接转矩控制算法

磁链和转矩的估计是直接转矩控制技术的关键。本文提出了一种基于滑模控制的电压型磁链观测器,在M-T旋转坐标系下利用定子电流的实际值和观测值的误差构成滑模面,通过选择合适的在线调节参数,实现了磁链的闭环控制,弥补了传统磁链观测器中积分漂移、积分饱和以及低速区定子电阻影响等缺陷,减小了输出转矩脉动,提高了系统的鲁棒性;同时采用一种简化的三电平SVPWM算法,使得输出更加接近目标电压,降低了输出谐波分量,提高了系统的电压和功率等级。最终采用Matlab/Simulink进行仿真,通过传统直接转矩控制方案改进方案进行对比,验证了该改进方案的合理性。     

基于三电平SVM技术的船舶电力推进DTC研究

介绍二极管钳位型三电平在中高压大中容量的船舶电力推进直接转矩控制(DTC)技术中的应用。针对船舶在低速运行时,控制系统存在低速时性能差以及二极管钳位型三电平固有的直流侧中点电压不平衡的问题,在u-i磁链观测器模型基础上,引入一种带定子电阻补偿的磁链观测器。研究基于双PI调节的电压空间矢量调剂技术(SVM)在系统中的应用。仿真结果表明,系统具有转矩响应快速、磁链观测准确性好、转矩脉动低等优点,能有效抑制三电平的直流侧中点电压不平衡,限制输出电压变化率并降低开关损耗。     

考虑模型偏差和时变扰动的水下机器人轨迹跟踪控制

本文针对考虑模型不确定性和时变外界环境扰动的水下机器人轨迹跟踪问题展开研究。首先基于水下机器人水平面运动学和动力学方程,结合有限时间控制方法设计一个有限时间扰动观测器用于对总扰动进行实时估计。随后基于反步滑模控制完成带扰动观测器的轨迹跟踪控制律设计,并采用二阶滤波器对虚拟控制信号进行过滤,增设滤波补偿系统用于保证滤波信号的精度。选择高增益扰动观测器和传统反步滑模控制器分别作为扰动观测器和控制器的对比项。最后在Matlab Simulink平台中进行了轨迹跟踪仿真实验。仿真结果表明,所设计的扰动观测器能够对总扰动实现快速且准确的观测估计,且水下机器人能够对目标轨迹能实现较好的跟踪效果。本文所设计的控制器可以使水下机器人快速地跟踪上目标轨迹,且相较于传统反步滑模控制器有着更小的跟踪误差。     

基于磁链观测电压定向的PWM整流器矢量控制研究

电压定向的矢量控制是PWM整流器常用的控制策略,本文在此控制策略基础上进行改进,建立无电压传感器的矢量控制模型。采用类似异步电机磁链观测的方式构造磁链矢量观测磁链,依据磁链矢量和电压矢量的关系获得电压矢量的角度,以达到省掉交流电压传感器,降低成本的目的。设计了电压角度观测器,并在MATLAB/simulink环境下构造了磁链观测电压定向的PWM整流器矢量控制仿真模型,验证了观测的可实现性和控制的良好性能。     

基于EKF对称六相PMSM两电机串联系统研究

在同一逆变器供电下的两台永磁同步电机（PMSM）串联系统,可运用矢量控制技术实现独立解耦控制。本文提出了一种用于一台对称六相PMSM与一台三相PMSM串联系统的扩展Kakman滤波器（EKF）转速估计方法,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。在线实时估计转子的位置和转速,使得电机能够在无需知道转子初始位置的情况下启动和运行。通过Matlab／Simulink进行了变速仿真分析,仿真结果验证了该算法的可行性。     

结合状态观测与遗传算法的船舶路径预测控制

为实现具有速度不易测﹑模型不确定﹑受外界因素干扰﹑输入需约束及优化等特点的欠驱动船舶的路径跟踪，提出带状态观测的模型预测控制（MPC）。在限制条件下利用MPC求解性能指标函数，处理舵角优化﹑舵幅与舵速约束问题。设计扩张状态观测器（ESO）对环境干扰和模型不确定项进行估计，提高MPC的性能。通过预测未来估计误差，利用遗传算法在线调节ESO参数，提高估计性能。基于指数函数建立速度观测器，避免速度不易测。稳定性分析和仿真试验结果表明，采用该结合状态观测的MPC船舶路径控制方案，当速度和干扰均未知时，船舶仍能跟踪上参考路径，舵角平滑且始终在约束值内，MPC控制精度和ESO估计精度均得到提高。研究结果说明该方案是可行的、有效的。     

无速度传感器永磁同步电机低脉动直接转矩控制

传统永磁同步电机直接转矩控制系统的定子磁链、电磁转矩脉动较大,这些脉动在影响系统性能的同时,也影响电机参数的辨识精度。为实现永磁同步电机的低脉动无速度传感器直接转矩控制,采用EKF(扩展卡尔曼滤波器)构建电机转速、定子磁链观测器,以实现电机转速等参数的实时在线观测;构建转矩、磁链SMC(滑模控制器)取代传统DTC(直接转矩控制)中的滞环比较器和开关表以降低脉动。结果表明,无速度传感器永磁同步电机低脉动直接转矩控制能有效地降低电机转矩、磁链脉动,改善系统控制性能,同时,能实现永磁同步电机变量的快速、精确观测。     

基于Elman网络的舰船组合导航系统误差补偿研究

为了提高卡尔曼滤波估计精度，提出了一种基于回归神经网络补偿卡尔曼滤波器估计误差的方法。根据Elman网络与非线性ARMA模型工作原理的相似性，利用Elman网络做误差估计器，补偿卡尔曼滤波器的估计精度。实际舰船航行数据仿真测试表明，该方法有效可行。     

大功率异步电机间接矢量控制策略研究

异步电机在大功率电气传动场合得到广泛应用。本文提出了一种异步电机间接矢量控制策略,通过异步电机的转子磁场定向模型,编码器检测的电机转速与模型计算的转差频率可以得到同步角频率,同步角频率积分获得位置信息。将检测的转速信号通过高通滤波器,提取转速的脉动补偿到转矩电流的给定上,可以抑制电机的转速抖动。通过MATLAB仿真验证,表明了这种异步电机控制策略稳定性好,全速度范围带载能力强,工程实现方便,性能优越,具有广泛的实用性。     

船舶推进感应电机无速度传感器技术研究

将全阶状态观测器技术应用于船舶推进感应电机无速度传感器控制系统中,实现对推进电机转速的实时辨识.以定子电流和转子磁链为状态变量,构建全阶状态观测器.再以全阶状态观测器为可调模型,驱动电机为参考模型,使用模型参考自适应的方法对电机转速进行辨识.针对转速估算系统低速区域不稳定问题,设计出能保证系统在低速时保持稳定的反馈增益矩阵设计准则.在Matlab/Simulink仿真环境下进行仿真.     

基于单神经元PI的船用异步电机无速度传感器仿真

针对船用异步电机转速辨识不精确而导致的控制系统不稳定问题,使用基于模型参考自适应系统的无速度传感器技术取代传统的转速检测装置对转速信号进行估测。根据神经网络的自学习和自适应能力,设计了一种单神经元自适应PI调节器以实现控制参数的在线自整定,克服了传统PI控制器在非线性和时变系统中控制能力差的缺陷。结合异步电机矢量控制技术,使用基于转子磁链模型的转速辨识算法对电机转速进行估测,将单神经元PI控制器应用于转速估测系统,实现对电机转速的精确估计。仿真结果表明,相对于传统控制器,设计的单神经元自适应PI调节器响应速度快,参数自调节性能强,转速估测更为精确。     

船舶动力定位系统控制器的设计

提出了完整的基于船舶运动数学模型的动力定位系统，并且提供了定点控制和跟踪控制两种控制方法，在跟踪控制中引入船舶运动的参考轨迹模型。应用基于卡尔曼滤波的状态观测器得到控制所需的船舶低频信号，控制器的设计采用了考虑积分作用环节的改进LQG算法，同时引入前馈以补偿风力作用以及参考轨迹模型带来的影响。最后控制器的性能通过系统的仿真得到验证。     

基于转子磁场定向的直接转矩控制

本文根据定子磁场定向理论,介绍了一种直接转矩控制的方法,通过动态计算电机定子端的电压矢量,实现了对异步电机的解耦控制,较矢量控制方法具有更优的控制性能,包括磁链幅值控制与转矩控制性能都得到很大的提高,试验结果证明了本文所叙方法是有效的.     

基于Boost变换器升压的双绕组感应发电机的电磁设计

本文对一种利用Boost变换器进行最低转速输出电压升压的定子双绕组感应发电机进行了电磁设计。根据该电机具有两套定子绕组的特点,通过提高控制绕组与功率绕组的匝数比来升高控制绕组的电压,从而降低控制绕组励磁变换器电流的设计策略,同时可以省去功率侧的励磁电容器和控制侧的滤波电感,由此构成一种小电流励磁控制大电流功率输出的新型励磁控制系统。利用Boost变换器对最低转速时的输出电压进行升压调节,实现了材料利用率较高、电机安装尺寸较小等优点。     

基于PSCAD/EMTDC的直接转矩控制仿真研究

直接转矩控制系统（DTC）是针对异步电动机发展起来的一种高性能交流调速系统,利用电磁暂态仿真程序（EMTDC）研究其动态性能具有独特的优势.运用PSCAD/EMTDC仿真工具,构建了圆形磁链轨迹的直接转矩控制仿真模型.通过与C语言进行混合编程,建立了扇区判断和开关选择自定义模块,用于选择恰当的电压空间矢量,实现对逆变器的控制.仿真结果表明,异步电动机的直接转矩控制具有良好的速度响应.     

GPS动态定位中自适应卡尔曼滤波模型的建立及其算法研究

采用描述机动载体运动的“当前”统计模型，建立了一种新的ＧＰＳ动态定位自适应卡尔曼滤波模型。为了进一步提高滤波器的动态性能，提出一种改进的自适应滤波算法，大大提高了ＧＰＳ动态定位卡尔曼滤波器的跟踪能力，改善了滤波效果。计算机仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于前馈解耦的三相逆变器双环控制器设计

对三相逆变器的前馈解耦双环控制方法进行了分析,详细阐述了控制器中电流内环和电压外环的设计方法,并对控制效果进行了分析。采用前馈解耦的双环控制策略,系统电流内环的带宽扩大,动态响应加快,非线性负载适应能力加强,输出电压的谐波含量减小。