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。     

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。     

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。     

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。