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基于改进MRAS观测器无速度传感器感应电机转速估计方法
优质期刊推荐上传用户：ukewwsbdri文档下载 ：『』&&『』『』所属分类：机构：兰州交通大学自动化与电气工程学院分类号：TM341文献出处：关 键 词 ：&&&&&权力声明：若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请点击。摘要：为改善传统模型参考自适应系统(model reference adaptive system,MRAS)速度观测器对电机参数和负载变化敏感的缺点,针对永磁同步电机,基于变结构技术,提出一种变结构MRAS速度观测器。该方法利用滑模变结构代替MRAS中的自适应律,利用连续的双曲正切函数Sigmoid代替符号切换函数,可以降低滑模模态的抖动。理论分析和仿真结果表明,基于变结构MRAS观测器的PMSM无速度传感器矢量控制系统具有较好的动静态性能,且具有较强的鲁棒性。Abstract：In order to improve the traditional model reference adaptive system (reference adaptive system MRAS, model) speed observer for the motor parameters and load change sensitivity of the shortcomings, for the permanent magnet synchronous motor, based on variable structure technology, a variable structure MRAS speed observer is proposed. The method using sliding mode variable structure MRAS adaptive law instead, using continuous hyperbolic tangent sigmoid function instead of sign switching function, can reduce the jitter of the sliding mode. The theoretical analysis and simulation results show that the vector control system of PMSM based on variable structure MRAS observer has better dynamic and static performance, and has strong robustness.正文快照：永磁同步电机(permanent magnet synchronousmotor,PMSM)具有体积小、可靠性高、高转矩惯量比、高效率和高功率密度的特点,广泛的用于实际生产中。PMSM的精确控制需要转子速度和位置信息,而转子速度和位置传感器的安装增加了电机的成本、体积、转轴的惯量,影响系统的动静态性分享到：相关文献|具有定子电压误差补偿的MRAS磁链观测器--《中国科学院研究生院学报》2005年04期
具有定子电压误差补偿的MRAS磁链观测器
【摘要】：在电压型逆变器供电的交流异步电机驱动系统中,应用模型参考自适应(MRAS)磁链观测器进行磁链观测时,常用定子电压给定值代替实际值,从而带来幅值误差和直流偏值,造成磁链观测误差,影响电机低速运行的稳定性.为了提高交流异步电机无速度传感器矢量控制的低速性能,提出了一种定子电压幅值和直流偏置补偿办法,仿真实验验证了所提出方法的有效性
【作者单位】：
【分类号】：TM343
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400-819-9993感应电机无速度传感器DTC参数辨识与控制方法的研究--《湖南大学》2011年博士论文
感应电机无速度传感器DTC参数辨识与控制方法的研究
【摘要】：近年来随着智能控制理论、微处理器技术、电力电子器件以及电机调速控制理论的不断发展,感应电机调速系统正朝着高性能和智能化的方向发展。其中感应电机无速度传感器直接转矩控带(?)(Direct Torque Control,简称DTC)调速系统已发展成为目前感应电机调速系统中最有发展前途的高性能调速系统。
DTC是继矢量控制出现以后发展起来的电机高性能调速控制方式,它以其新颖的控制思想、系统结构简单、转矩控制直接、速度观测能有效提高系统的冗余、鲁棒性强、动态性能好等优良性能受到人们的广泛重视,己成为感应电机调速领域的研究热点。但目前感应电机无速度传感器DTC系统中仍有一些关键技术,如电机低速时电机定子磁链辨识困难和转矩脉动增大以及运行中电机参数受环境变化影响电机调速性能等问题有待解决。为此,本文以感应电机无速度传感器DTC系统中定子磁链、定子电阻、电机速度等重要参数的辨识方法和磁链与转矩的控制策略展开理论与实践研究。
在DTC辨识定子磁链参数的研究方面,为了克服传统DTC系统积分累积误差问题,本文在对传统的基于低通滤波器的定子磁链开环辨识方法进行原理分析的基础上,研究了基于均值补偿的定子磁链开环辨识方法,研究结果证明该方法能有效地消去积分器直流偏置的积分累积误差。但开环辨识器不具有消去误差的自适应能力,为此,本文通过将均值补偿算法引入定子磁链参数闭环辨识器,提出了一种新型基于PI校正的定子磁链闭环辨识器。仿真与实验研究表明,这种定子磁链闭环辨识方法,不仅保留了均值补偿算法有效解决积分器的累积误差问题的优点,而且该定子磁链闭环辨识器对不确定干扰有一定的校正能力,改善了定子磁链参数辨识精度。
在DTC辨识定子电阻参数的研究方面,由于定子磁链、速度和转矩等主要参数的辨识,依赖于控制对象电机模型的定子电阻参数,而DTC系统的定子电阻受环境温度等因素影响发生变化时,使得感应电机DTC控制性能会随之下降,尤其低速时更为明显。为了解决DTC系统定子电阻参数变化影响电机控制性能等问题,本文采用模糊逻辑理论研究了定子电阻变化与定子电流误差之间的关系,并提出了一种基于定子电流误差的模糊逻辑定子电阻参数辨识器。研究结果表明：这种新型定子电阻参数辨识器不仅具有算法简单、实时性好、鲁棒性强等优点,还有效地改善了电机定子磁链和速度等参数的辨识精度和提高了DTC系统的速度和转矩的动静态控制性能。
感应电机无速度传感器DTC调速系统已成为高性能调速领域的热点研究课题。但速度观测存在算法复杂、低速精度受定子电阻变化影响严重等问题。近年来,在实现高性能感应电机无速度传感器DTC系统运行的研究中,人们广泛运用MRAS理论解决具有时变非线性特性的电机控制问题。在DTC速度参数观测的研究方面,本文在分析多种速度观测方法的基础上,运用MRAS理论提出了一种DTC交互式MRAS速度观测器。这种交互式MRAS速度观测方法,通过采用电机电压模型作为参考模型和电机电流模型作为可调模型构建了MRAS速度观测器,并将参考模型和可调模型进行实时互换的方法,在实现速度观测的同时在线辨识了定子电阻参数。仿真和实验结果表明：这种运用稳定性理论的交互式MRAS速度观测新方法,由于消去了定子电阻变化的影响,获得了稳定的、高性能的速度观测,改善了感应电机DTC系统低速时的动静态调速性能。
传统的感应电机DTC系统采用磁链与转矩滞环式控制,在3600空间中仅用六个基本的电压空间矢量对电机磁链与转矩直接控制,因而存在固有转矩、磁链、电流脉动大和开关频率不固定等问题。针对传统控制方法存在开关频率不固定等问题,本文研究了细分的十二电压空间矢量的DTC-SVM控制方案。该方案将六个基本电压空间矢量增加到十二个并在SVM中合成任意大小和方向的控制电压矢量,使得DTC系统对定子磁链与转矩的控制更精细,有效地降低低速时的转矩脉动。为了进一步改善DTC系统磁链与转矩控制特性,本文将模糊PI自校正控制算法引入到磁链与转矩的调节控制环节。这种模糊PI自校正调节器,将磁链与转矩的误差和误差变化率作为模糊逻辑控制器的输入,由模糊逻辑规则实时在线调整PI调节器的控制参数,从而获得优良的磁链与转矩控制性能。仿真与实验研究表明：这种基于磁链与转矩模糊PI自校正控制的DTC-SVM控制方案,不仅提高了系统的鲁棒性和不同控制对象的适应性,而且保证了DTC系统具有良好的磁链与转矩跟踪控制动态品质,并使转矩脉动与电磁噪声得到了较好抑制。
在Matlab7.8／Simulink仿真编程环境下,本文建立了传统的感应电机DTC系统仿真模型和改进的感应电机无速度传感器DTC系统仿真模型,并对这两种仿真模型进行了仿真研究。仿真研究结果验证了本文所提出的DTC参数辨识方法和磁链与转矩控制方法的正确性。通过采用美国Microchip公司的数字信号处理器dsPIC30F6010A和日本三菱公司的IPM智能功率模块PM50CLA120构建了感应电机无速度传感器DTC系统,并在搭建的实验平台上进行了实验研究。在软件设计方面,本文采用C语言和汇编语言混合编程的方法,成功地完成了DSP控制软件的研制工作,实现了对感应电机的高性能控制。大量的实验研究结果证明了本文所提出的感应电机无速度传感器DTC参数辨识方法和基于磁链与转矩模糊PI自校正控制方法的有效性和正确性。
【学位授予单位】：湖南大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2011【分类号】：TM301.2;TM346
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基于MRAS无速度传感器的感应电机直接转矩控制系统研究
【摘要】：针对直接转矩控制系统在低速时对电机参数的依赖性,提出一种基于模型参考自适应的定子磁链观测器,该观测器在观测定子磁链的同时也辨识了电机参数,笋观测出电机转速。在此基础上构建了无速度传感器的直接转矩控制系统仿真模型,结果验证了该方法的正确性。
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