滑模观测器

摘要： 针对基于永磁同步电机(PMSM)滑模观测器无位置传感器抖动问题,采用锁相环估计同步电机转子位置和速度,将滑模观测器(SMO)感应电势和锁相环(PLL)结合一体。新型滑模观测器算法能减少转子位置、转速估算误差和复杂度。最后,利用MATLAB仿真对同步坐标系下新型滑模观测器算法进行验证,实验结果表明新型滑模观测器算法对比传统滑模观测器在一定程度上能抑制抖动,动态与控制性能均有所提高。

摘要： 货运列车是一种重要的的轨道交通运输工具,针对行车过程中车轮易在轨面条件跃变时发生打滑、空转且轮轨间的黏着状态无法直接测量的问题。从轮轨动力学角度出发,首先构建轮轨黏着数学模型,再设计滑模观测器估计车辆当前的黏着系数,为进一步的黏着有效控制奠定基础;针对特定状况观测器跟踪不准确、响应慢的现象,设计了基于积分滑模面的黏着系数观测器。仿真结果表明,所提方法能够实时快速地在线估计轮轨粘系数。

摘要： 传统的单相开关电流源电源使用坐标变换,在dq轴上做PI双电流环控制,但两者之间存在耦合,影响电流的控制精度,且需要较大的滤波电感,降低电源效率。文章提出一种基于滑模观测器的PI+最优控制的LCL型滤波器的单相逆变器控制策略。该策略消除LCL型逆变器固有的低阻尼问题,不增设额外的传感器,提升效率,并且电流的控制精度得到改善,基本消除稳态误差,具有较好的动态性能。仿真与实验结果验证所提方法的有效性。

摘要： 基于非线性对象的多项式模型,设计新型滑模变结构控制系统.建立滑模观测器对系统的建模不确定部分进行动态观测,抑制建模不确定性对系统的影响,减小抖振.设计自适应趋近律,提高系统的收敛速度.分析系统的稳定性和收敛性,证明滑模观测器和自适应趋近律的收敛性.应用仿真验证所提出的控制方法的有效性.

摘要： 无传感器控制可以降低永磁电机的成本,并且提高系统的可靠性。永磁电机的电感等参数受运行工况影响会发生变化,因而准确识别电机参数对提高电机的控制精度具有积极意义。基于永磁电机的电感模型,采用人工神经网络对电机电感进行参数辨识,再通过滑模观测器对转子角度进行观测,实现永磁电机无位置传感器的矢量控制。利用TI公司的TMS320F28379d DSP作为控制芯片,搭建了电机控制电路,对所提控制策略进行了验证。结果表明,该控制策略能实时准确地辨识电机参数,提高控制精度,改善控制性能。

摘要： 目的为了抑制谐波信号的影响,提取得到更准确的转子位置信息,提高包装机动力系统性能。方法文中提出一种基于滑模观测器、改进广义二阶积分器锁频环、锁相环的无传感器控制方案,并通过Simulink仿真实验验证该方法提取电机转子位置信息的能力。结果该方案能够有效降低反电势信号中的直流谐波分量和5、7次谐波分量,提高了基波信号纯度,降低了转速估计误差,提高了永磁同步电机运作过程中转速稳定性与可靠性。结论在Matlab/Simulink中进行静态实验与动态实验,实验结果验证了文中采用的控制策略对不同阶次谐波噪声信号具有更好的抑制效果,能够提高永磁同步电机转速估计精确度,提高包装机动力系统工作性能。

摘要： 针对复合干扰影响下机械臂的故障检测和控制精度问题,提出了一种基于滑模观测器的故障检测和控制优化方法。首先建立了带有电机故障、模型误差和机械摩擦等复合干扰的机械臂系统故障模型,然后设计了滑模观测器来实现在复合干扰下对电机故障的准确检测,最后引入滑模观测器对电机故障程度进行估计,并设计了反步容错控制方法,从而实现了对机械臂系统的精确控制。仿真结果表明,基于滑模观测器的故障检测和控制优化方法能够快速、准确检测和估计电机故障,确保机械臂系统准确跟踪指令信号,角度跟踪误差范围仅为-0.2°~0.2°,能够准确估计出复合干扰的大小,估计误差范围仅为-0.1~0.1(°)/s^(2),大大改善了对机械臂的控制效果。

摘要： 介绍一种新型的滑模观测器,并将其应用在汽车侧向动力学估计中。仿真结果显示出这种新型滑模观测器在汽车侧向动力学状态参数估计中的有效性。

摘要： 传统滑模观测器(SMO)存在严重的抖振现象,导致估计转子位置与实际转子位置偏差大,文中设计一种新型指数型自适应滑模观测器估算电机转子位置,主要提供一种新型指数型滑模函数,其在边界层内具有连续性和指数变化特性,在边界层外具有饱和特性。对比分析新型指数型滑模函数、开关函数、指数型滑模函数和饱和函数的函数特性,并且根据反电动势(EMF)模型设计自适应律,处理等效反电动势信号中的高次谐波分量,避免了低通滤波器的使用和相位补偿,通过Lyapunov稳定判据对系统稳定性进行分析。最后,用德州仪器的DSP28335为主控芯片搭建实验平台,对一台200 W永磁同步电机(PMSM)进行实验验证,实验结果表明,新型指数型自适应滑模观测器具有削弱抖振、估计转子位置误差更小、观测反电动势谐波分量更小的特点。

摘要： 针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统的位置跟踪精度易受摩擦力、负载扰动等不确定性因素影响的问题,采用基于摩擦和扰动补偿的非奇异快速终端滑模控制(NFTSMC)方法来设计位置控制器。首先,建立含有Stribeck摩擦模型的PMLSM动态模型,使用自然选择粒子群算法对摩擦模型进行离线参数辨识;其次采用NFTSMC方法来确保系统状态快速收敛,避免奇异问题,利用辨识的摩擦模型进行补偿;最后采用滑模观测器对总不确定因素进行观测和补偿,削弱了抖振现象。仿真验证了所采用的控制策略提高了位置跟踪精度,同时具有快速收敛性和较强的抗扰性。

摘要： 针对传统滑模观测器的高频抖振问题,本文在分析了已有的控制函数情况下,提出了一种新的凹控制函数,并理论证明了采用凹控制函数比已有的控制函数得到的观测反电动势抖振更小.其次,提出基于凹控制函数的滑模观测器来估算反电动势,并用归一化方法处理该估算反电动势,利用锁相环提取转速和转角信息.最后,Matlab仿真结果表明,本文方法能准确估算反电动势和转子位置角信息,有效的削弱了抖振,提高了转子位置角精度.

摘要： 根据大功率永磁同步电机无位置传感器控制的运行要求,设计了一种基于滑模结构的永磁同步电机转子位置及转速观测器.首先引入扩展反电动势概念,构造出以定子电流为状态变量的滑模观测器.在此基础上,采用边界层可变的正弦饱和函数代替传统开关函数作为切换控制函数,并运用自适应算法代替传统低通滤波器,通过锁相环系统完成转子位置信息的提取.最后在永磁同步电机实验平台上进行了实验,实验结果验证了此无位置传感器控制策略的可行性.

摘要： 三相永磁同步电动机(PMSM)的无传感器控制方法易受三次谐波的影响,无法直接应用于五相PMSM中,针对这一问题,本文提出了一种基于滑模观测器(SMO)的五相PMSM无传感器控制方案.基于五相PMSM模型设计了电流观测器,用饱和函数代替了传统SMO常用的符号函数作为其切换函数,以减小滑模抖动并获得准确的反电势信号.设计了反电势观测器来估计转子速度和位置信号,消除了传统SMO所必需的低通滤波器和相位补偿单元,提高了速度和位置信号的估计精度.同时,利用李雅普诺夫稳定性准则,证明了所设计的SMO的稳定性.系统仿真结果证明了该方案是有效可行的,对扰动表现出了良好的动态响应特性.

摘要： 针对滑模观测器的永磁同步电动机无位置传感器存在的系统抖振问题,设计了新的滑模观测器进行转子位置和速度的观测.在通常滑模电流观测器基础上引入反电势估测值,构造一种新型滑模观测器,通过引进Sigmoid切换函数降低电动机抖振,采用变截止频率低通滤波器代替常用低通滤波器,使电机相位补偿是一个常数.在MATLAB/Simulink下搭建了基于新型滑模观测器的永磁同步电机矢量控制系统仿真模型,证明了采用新型滑模观测器可以有效地估算转子位置和转速,实现良好的动态和静态性能.

摘要： 本文研究了一种基于滑模观测器的感应电机无速度传感器矢量控制技术.根据感应电机两相静止坐标系(α-β)下的数学模型的特点,设计了一种电流型的滑模观测器.利用李亚普诺夫稳定定理,分析和证明了此观测器的稳定性.在此观测器的基础上,根据等效控制的概念,估算了电机转子磁链和转速.仿真结果表明,基于滑模观测器的感应电机无速度传感器矢量控制技术对于电机启动和突加负载转矩时均能呈现很好的调速性能.

摘要： 本文针对一个7.5kW,5对极的永磁同步主轴电机,在其闭环矢量控制系统的基础上,基于滑模变结构控制理论,根据该永磁同步主轴电机两相静止坐标系下的数学模型研究设计了电流型滑模观测器,取代位置传感器给电机提供转子位置信息.针对滑模变结构控制存在的"抖振"问题,在传统的滑模观测器的基础上,本文通过采用饱和函数代替传统的开关切换函数来削弱滑模观测器控制中的"抖振"现象,使观测器得出的转子位置信息更加准确.通过Matlab/Simulink仿真软件对该无位置传感器控制方案进行仿真分析,仿真结果说明该方案能够有效地估算电机转子的位置和转速,并且优化后的方案能够更加准确的提供转子的位置和转速信息.

摘要： 针对传统滑模观测器在无传感器永磁同步电机转角转速估算中存在系统抖振大和低速性能差的问题,设计了一种改进的滑模观测器.该观测器采用饱和函数替代开关函数,并将含有干扰信号的反电势引入卡尔曼滤波,以滤除反电势噪声,最后利用锁相环技术实现对转速的估算,从而有效地提高估算精度.建立了相应的仿真模型,仿真和实验结果验证了该改进算法能够在较宽范围内运行,削弱了系统的抖振,且具有良好的动静态性能.

摘要： 根据表贴式永磁同步电机(PMSM)的数学模型和李亚普诺夫稳定性理论设计了一个滑模变结构观测器,估算电机的转子位置和速度实现无速度传感器PMSM的矢量控制.仿真结果和实验结果表明滑模观测器在矢量控制过程中能快速实现转子位置和速度的估算,验证了滑模观测器的强鲁棒性、有效性与可行性.

摘要： 为了解决传统转子磁链定向矢量控制算法因受铁损影响而导致的定向失准、性能下降等问题,提出了一种基于铁损模型的异步电机矢量控制策略.该策略直接依据励磁电流进行转差型间接磁场定向矢量控制系统设计,实现磁链和转矩间的解耦控制.依据异步电机铁损数学模型,分析了铁损对传统间接转子磁场定向矢量控制的影响,设计了滑模观测器对励磁电流进行观测.本方案的突出优势在于无论是励磁电流的观测,还是矢量控制系统的实现均无需等效铁损电阻参数,具有较强的工程实用性.仿真和实验结果表明,本方案能够克服传统矢量控制由于忽略铁损引起的磁场定向及转矩控制不准确等问题,改善了系统运行性能.

摘要： 对于永磁同步电机((PMSM)矢量控制系统,电机转子的位置和速度是两个必不可少的重要参数.目前电机位置和速度的检测方法主要分为两大类:传感器检测法和无传感器法.由于无传感器算法控制省去了光电编码器或旋转变压器等机械检测装置具有体积小、成本低、结构简单、可靠性高等优点,逐渐成为研究热点.本文主要研究了基于滑模观测器(SMO)和模型参考自适应(MRAS)两种无传感器控制算法.论述了两者的基本原理和基于这两种方法的无位置传感器矢量控制的实现.最后,应用Matlab仿真软件分别对两种无传感器控制算法进行验证,并对二者做了对比分析.

摘要： 本发明公开了一种基于滑模扩张状态观测器的永磁同步电机互补滑模位置控制方法。首先，该策略的滑模面采用广义滑模面和互补滑模相面结合。然后，设计无积分作用的等效控制律，同时在切换控制中引入自适应律以动态调整边界层的增益。最后，设计滑模扩张状态观测器以观测不确定性扰动，并结合前馈补偿抑制扰动对位置控制精度的影响。该策略不仅实现了永磁同步电机位置的快速、精准且无超调跟随，而且有效地提高了系统对不确定性扰动的鲁棒性。

摘要： 本发明涉及一种起重机吊装偏角的鲁棒滑模观测方法及观测器，属于起重机吊装偏角监测领域，它包括以下步骤：（1）在电动葫芦上设置速度传感器、加速度传感器和控制器，在滑轮组上设置角度传感器、角速度传感器和吊重传感器；（2）由控制器将速度传感器、加速度传感器、角度传感器、角速度传感器和吊重传感器所测得的数据汇总并进行矩阵计算，渐进估出系统状态变量，得出起重机吊装偏角数值；本发明具有抗干扰性强、性能可靠、效果好的优点。

摘要： 基于离散状态观测器与滑模观测器的H桥级联STATCOM无差拍控制方法，涉及H桥级联STATCOM控制技术，本发明为解决现有的无差拍控制方法必须配合良好的参考电流预测方法，而常用的预测方法需要依赖于精确的数学模型，导致该控制方法在实际应用中受到很大限制的问题。本发明根据H桥级联STATCOM简易的数学模型，构造离散状态观测器，利用其预测功能，在k时刻计算得到k+1时刻的参考指令电流，从而真正实现无差拍控制；构造离散滑模观测器，对dq坐标系下的STATCOM输出三相电压值的ud(k)和uq(k)进行实时观测。本发明用于对电网进行无功补偿和滤除谐波。

摘要： 本发明公开了一种基于滑模观测器的异步电机磁链观测方法，其特征在于，根据采集并运算得到的两相静止坐标系αβ下电机定子电压向量v、定子电流向量i和转子电角速度，ωr通过高阶电流滑模观测器获得连续的反电动势e，依据反电动势和转子磁链之间的关系建立异步电机状态空间表达式，根据该空间表达式构建转子磁链滑模观测器。本发明不仅克服了转子磁链观测中的积分问题，而且对转子电阻、励磁电感、转子电感、定子电感等参数均有较好的鲁棒性，同时观测器设计简单、容易工程实现。

摘要： 本发明公开了一种基于自适应滑模观测器的无刷直流电机电磁转矩观测方法，属于永磁电机控制领域。本发明基于电机转速、定子各相电流、定子各相对地电压、转子位置等易测信号，构造无刷直流电机在αβ坐标系下的状态空间方程；采用滑模观测器实时观测无刷直流电机在αβ坐标系下的反电势；同时在线辨识无刷直流电机定子电阻参数，以消除电阻参数偏差对反电势观测的影响；最后根据反电势、电流和转速实时计算无刷直流电机的电磁转矩。本发明可在定子电阻参数未知或由于温度、集肤效应影响使定子电阻变化时，准确观测出无刷直流电机的反电势和电磁转矩，解决已有方法受电阻参数偏差影响的问题，可为无刷直流电机的转矩闭环控制提供准确的转矩反馈值。

摘要： 基于离散状态观测器与滑模观测器的H桥级联STATCOM无差拍控制方法，涉及H桥级联STATCOM控制技术，本发明为解决现有的无差拍控制方法必须配合良好的参考电流预测方法，而常用的预测方法需要依赖于精确的数学模型，导致该控制方法在实际应用中受到很大限制的问题。本发明根据H桥级联STATCOM简易的数学模型，构造离散状态观测器，利用其预测功能，在k时刻计算得到k+1时刻的参考指令电流，从而真正实现无差拍控制；构造离散滑模观测器，对dq坐标系下的STATCOM输出三相电压值的ud(k)和uq(k)进行实时观测。本发明用于对电网进行无功补偿和滤除谐波。

摘要： 本发明公开了一种基于高阶滑模观测器的风电机组自适应反演滑模优化控制方法，所述方法包括：(a)、根据运动学、动力学理论建立风电机组系统的数学模型；(b)、在传统最佳转矩法设计的基础上利用反演控制、自适应控制以及滑模控制理论以及所述数学模型，设计风电机组的自适应反演滑模控制器；(c)、利用高阶滑模观测器在线实时估计系统状态，并平滑功率输出、减少抖振；(d)、利用粒子群算法对设计的控制器进行参数寻优寻找最佳控制参数。(e)、应用具有所述控制律的自适应反演滑模控制器对风电机组进行自适应反演滑模控制。由此克服风电机组存在的未知参数和有界干扰的问题，提高了系统的鲁棒性。最终实现了风机系统在低风速区的最大功率点跟踪控制。

摘要： 本发明公开基于非线性滑模观测器实现的电机定子振动模态观测方法，实现该方法所用到的设备包括FPGA、霍尔电流传感器、电压分压采样电阻、高速ADC、H桥驱动电路、行波型旋转超声电机，其步骤如下：第一步，利用FPGA控制霍尔电流传感器、电压分压采样电阻，以4MHz采样频率对行波型旋转超声电机运行时的输出电压、电流实现采样，通过高速ADC实现数模转换，并建立针对振动模态一阶导数的观测器：第二步，根据第一步建立的振动模态一阶导数的观测器，建立振动模态非线性滑模观测器。该方法针对行波型旋转超声电机，能够实现定子振动模态准确观测，具有一定的参数鲁棒性，且能克服现有测量技术实施困难、测量精度低的问题。

摘要： 本发明公开了一种基于滑模观测器的异步电机磁链观测方法，其特征在于，根据采集并运算得到的两相静止坐标系αβ下电机定子电压向量v、定子电流向量i和转子电角速度，ωr通过高阶电流滑模观测器获得连续的反电动势e，依据反电动势和转子磁链之间的关系建立异步电机状态空间表达式，根据该空间表达式构建转子磁链滑模观测器。本发明不仅克服了转子磁链观测中的积分问题，而且对转子电阻、励磁电感、转子电感、定子电感等参数均有较好的鲁棒性，同时观测器设计简单、容易工程实现。

摘要： 本发明公开了一种基于自适应滑模观测器的无刷直流电机电磁转矩观测方法，属于永磁电机控制领域。本发明基于电机转速、定子各相电流、定子各相对地电压、转子位置等易测信号，构造无刷直流电机在αβ坐标系下的状态空间方程；采用滑模观测器实时观测无刷直流电机在αβ坐标系下的反电势；同时在线辨识无刷直流电机定子电阻参数，以消除电阻参数偏差对反电势观测的影响；最后根据反电势、电流和转速实时计算无刷直流电机的电磁转矩。本发明可在定子电阻参数未知或由于温度、集肤效应影响使定子电阻变化时，准确观测出无刷直流电机的反电势和电磁转矩，解决已有方法受电阻参数偏差影响的问题，可为无刷直流电机的转矩闭环控制提供准确的转矩反馈值。