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永磁同步电动机位置伺服系统的自适应神经网络控制

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工程数学学报 2022年第4期39卷 559-570页

作者：于洋吴峰王巍辽宁工业大学电气工程学院锦州121001

针对需要考虑参数不确定和负载扰动的永磁同步电动机位置伺服系统,提出了一种新型的自适应神经网络控制方法。首先,利用神经网络建立永磁同步电动机的智能模型。其次,针对模型特点,在反步递推设计框架下,应用神经网络基函数的本质特征,... 详细信息

针对需要考虑参数不确定和负载扰动的永磁同步电动机位置伺服系统,提出了一种新型的自适应神经网络控制方法。首先,利用神经网络建立永磁同步电动机的智能模型。其次,针对模型特点,在反步递推设计框架下,应用神经网络基函数的本质特征,并引入动态面控制技术克服控制设计中存在的“复杂性爆炸”问题,设计基于自适应神经网络动态面控制的位置跟踪算法。最后,仿真结果表明该控制方案是有效可行的,与反步递推控制方案相比,基于神经网络动态面控制的位置伺服系统的跟踪误差具有更快的收敛速度。通过设计新的神经网络自适应律,提出的自适应神经网络控制方法可以避免现有反步递推控制设计中存在的代数环问题。此外,提出的控制算法不仅能够克服不确定性因素对系统性能的影响,而且算法结构简单,易于实现。

关键词：永磁同步电动机神经网络控制动态面控制位置跟踪

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永磁同步电动机指令滤波离散容错控制

控制工程 2023年

作者：赵科淇于金飞刘加朋张加伟于金鹏青岛大学山东省工业控制重点实验室淄博市技师学院青岛大学自动化学院

提出了一种考虑输入电压波动的永磁同步电动机指令滤波神经网络自适应离散容错控制方法。首先，建立考虑输入电压波动的永磁同步电动机系统离散模型；其次，采用指令滤波器逼近非线性函数，处理反步法中的“因果矛盾”和“计算复杂性”... 详细信息

提出了一种考虑输入电压波动的永磁同步电动机指令滤波神经网络自适应离散容错控制方法。首先，建立考虑输入电压波动的永磁同步电动机系统离散模型；其次，采用指令滤波器逼近非线性函数，处理反步法中的“因果矛盾”和“计算复杂性”等问题，结合神经网络自适应技术针对输入电压波动问题进行控制器设计；最后，通过Lyapunov稳定性理论验证了闭环系统半全局一致最终有界。实验结果证明本文设计的容错控制器能够积极克服电动机电压波动对系统稳定运行造成影响，具有良好的鲁棒性。

关键词：指令滤波反步容错控制神经网络永磁同步电动机离散

永磁同步电动机定子铁心采用非晶与硅钢的性能对比

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电机与控制学报 2020年第1期24卷 61-68页

作者：刘瑞芳马昕曹君慈吴志刚北京交通大学电气工程学院

非晶合金具有高磁导率、低矫顽力、低损耗的优势,将其应用于电磁装置以提升性能成为当前的研究热点。针对非晶材料在高速电机中的效率提升已有许多研究,为研究较低转速下非晶材料对电机性能的影响,制作了两台电动汽车转向泵用1.5 kW永... 详细信息

非晶合金具有高磁导率、低矫顽力、低损耗的优势,将其应用于电磁装置以提升性能成为当前的研究热点。针对非晶材料在高速电机中的效率提升已有许多研究,为研究较低转速下非晶材料对电机性能的影响,制作了两台电动汽车转向泵用1.5 kW永磁同步电动机,其中一台的定子铁心采用非晶材料,另一台采用普通硅钢材料。采用电磁场有限元法求解了两台电机在低速下的磁场分布、定子铁心损耗分布和效率。计算结果表明,非晶材料同样能够提升低速电机性能。然后在不同供电频率下进行了计算,结果表明:频率越高,非晶电机的效率高于硅钢电机越多。搭建了实验平台,测试结果表明,在100 Hz、1200 r/min时非晶合金电机效率比硅钢电机高1.4%,与仿真结果一致。

关键词：永磁同步电动机非晶硅钢片铁心损耗效率

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永磁同步电动机基于滑模与自抗扰控制研究

组合机床与自动化加工技术 2023年第7期 87-90页

作者：齐歌黄文豪马丁郑州大学电气与信息工程学院郑州450001 河南工业大学人工智能与大数据学院郑州450001

为了解决永磁同步电动机传统滑模控制中抖振大、抗干扰能力差等问题,提出一种基于新型趋近律的滑模控制方法。利用李雅普诺夫函数证明其稳定性,并与传统的指数趋近律进行性能对比。将新型滑模控制器应用到永磁同步电动机矢量控制的转速... 详细信息

为了解决永磁同步电动机传统滑模控制中抖振大、抗干扰能力差等问题,提出一种基于新型趋近律的滑模控制方法。利用李雅普诺夫函数证明其稳定性,并与传统的指数趋近律进行性能对比。将新型滑模控制器应用到永磁同步电动机矢量控制的转速环,有效地提高了动态响应时间,消除了启动超调,但在突变转速时依然有超调,为了进一步提升控制性能,设计一种新型fal函数的自抗扰控制器并应用到交轴电流环。仿真结果表明,所提方法相比传统滑模控制有效提升了响应速度,减小了静态误差,增强了抗干扰能力和控制精度。

关键词：永磁同步电动机趋近律自抗扰控制 fal函数滑模控制

永磁同步电动机改进预测模型的宽速域三矢量模型预测磁链控制

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永磁同步电动机改进预测模型的宽速域三矢量模型预测磁链控制

作者：张雁萍西安理工大学

学位级别：硕士

为响应新世纪“碳达峰”和“碳中和”的新要求,促进具有体积小、效率高及功率因数大的永磁同步电动机在新能源场合的应用,国内外涌现出了各种新型永磁同步电动机控制算法。其中有限集模型预测磁链控制因具有原理简单、具有较好的转矩和... 详细信息

为响应新世纪“碳达峰”和“碳中和”的新要求,促进具有体积小、效率高及功率因数大的永磁同步电动机在新能源场合的应用,国内外涌现出了各种新型永磁同步电动机控制算法。其中有限集模型预测磁链控制因具有原理简单、具有较好的转矩和磁链响应,且无需权重系数的调节受到了研究学者的广泛关注。但该方法仍然存在依赖永磁体磁链给定、需要准确计算参考负载角、依赖电动机参数和转速范围受到逆变器容量限制的问题。因此,针对上述问题,对永磁同步电动机模型预测磁链控制策略展开研究具有重要的意义。本文以表贴式永磁同步电动机为研究对象,研究了一种改进预测模型的宽速域三矢量模型预测磁链控制策略。针对模型预测磁链控制参考给定依赖永磁体磁链值和需要准确计算参考负载角的问题,通过数学推导,重新选择磁链控制变量。并且在基于新磁链变量模型预测磁链控制基础上,构造龙贝格扰动观测器,将未建模动态扰动和参数不匹配等集总扰动补偿到预测模型中,构成改进预测模型三矢量模型预测磁链控制,以提升系统的稳态性能。同时,在新磁链变量平面上分析了逆变器的电压和电流限制,研究了一种基于期望价值函数给定值约束直轴磁链分量补偿的弱磁方法,以进一步提升改进预测模型三矢量模型预测磁链控制的转速范围。为了验证控制策略的可行性和有效性,首先对改进预测模型的宽速域三矢量模型预测磁链控制、改进预测模型三矢量模型预测磁链控制、基于新磁链变量三矢量模型预测磁链控制及三矢量模型预测磁链控制四种策略在MATLAB/Simulink仿真软件上进行了仿真研究。其次在两电平电压源逆变器驱动的永磁同步电动机交流对拖平台上对上述四种控制策略进行了实验研究。仿真与实验表明,改进预测模型的宽速域三矢量模型预测磁链控制策略不依赖永磁体磁链的给定,无需参考负载角的计算,在电动机运行过程中具有更小的磁链分量误差和脉动,提升了模型预测磁链控制的稳态性能。同时在相同的直流母线电压下电动机具有更宽的转速范围,并能顺利实现弱磁区和非弱磁区的切换。

关键词：改进预测模型集总扰动宽速域三矢量模型预测磁链控制永磁同步电动机

永磁同步电动机位置跟踪系统的连续终端滑模控制优化设计与实验

同方学位论文库评论

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实验室研究与探索 2023年第9期42卷 43-47,94页

作者：王会明万谦韦永成赵振华重庆邮电大学自动化学院重庆400065 南京航空航天大学自动化学院南京211106

为使永磁同步电动机系统获得高精度的位置跟踪性能,设计一种改进的连续终端滑模控制策略。该策略用滑模观测器来估计系统干扰,是以永磁同步电动机系统动态模型为基础的连续终端滑模位置控制器;同时基于Lyapunov稳定性理论分析整个闭环... 详细信息

为使永磁同步电动机系统获得高精度的位置跟踪性能,设计一种改进的连续终端滑模控制策略。该策略用滑模观测器来估计系统干扰,是以永磁同步电动机系统动态模型为基础的连续终端滑模位置控制器;同时基于Lyapunov稳定性理论分析整个闭环系统的稳定性;并通过永磁同步电动机平台进行了实验。结果表明,与经典PID控制和普通连续终端滑模控制相比,所提出的改进连续终端滑模控制方法能够使永磁同步电动机系统获得更高的跟踪精度和更强的抗扰性能。

关键词：永磁同步电动机滑模观测器连续终端滑模控制位置跟踪

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永磁同步电动机空载铁耗研究

电机与控制学报 2017年第5期21卷 51-57页

作者：佟文明孙静阳段庆亮朱龙飞陈萍沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心辽宁沈阳110870

从产生根源出发,对永磁同步电动机空载铁耗进行细致分类。在此基础上,利用有限元法和Bertotti铁耗计算模型,以一台5 k W、3 000 r/min永磁同步电机为例,对正弦波供电永磁同步电动机的空载铁耗分布特性进行分析计算,得到基本铁耗与空载... 详细信息

从产生根源出发,对永磁同步电动机空载铁耗进行细致分类。在此基础上,利用有限元法和Bertotti铁耗计算模型,以一台5 k W、3 000 r/min永磁同步电机为例,对正弦波供电永磁同步电动机的空载铁耗分布特性进行分析计算,得到基本铁耗与空载杂散损耗的比例关系以及不同因素所引起的空载杂散损耗分布规律。进而,研究了变频器供电空载电流时间谐波引起的谐波损耗,分析了不同极槽配合对变频器供电永磁同步电机的谐波损耗影响规律。最后,通过多台样机的空载铁耗试验,验证了计算的正确性。

关键词：永磁同步电动机有限元法空载铁耗谐波损耗永磁体损耗

永磁同步电动机双优化三矢量模型预测电流控制

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中国电机工程学报 2018年第6期38卷 1857-1864页

作者：徐艳平王极兵周钦张保程西安理工大学电气工程系

在双矢量模型预测电流控制策略中,未对所有可选电压矢量组合进行遍历寻优,备选电压矢量覆盖范围有限,直交轴电流仍有较大的脉动。针对该问题,该文以电流为控制变量,提出一种永磁同步电动机双优化三矢量模型预测电流控制策略,该策略在每... 详细信息

在双矢量模型预测电流控制策略中,未对所有可选电压矢量组合进行遍历寻优,备选电压矢量覆盖范围有限,直交轴电流仍有较大的脉动。针对该问题,该文以电流为控制变量,提出一种永磁同步电动机双优化三矢量模型预测电流控制策略,该策略在每个采样周期均作用2个有效电压矢量和1个零矢量,在选择第二个有效电压矢量时对所有可选电压矢量进行寻优,遍历全部可选的5组三矢量组合,扩大备选电压矢量覆盖范围。实验结果表明：所提的双优化三矢量模型预测电流控制策略有效地减小直交轴电流脉动,提高系统的稳态性能。

关键词：永磁同步电动机双优化三矢量模型预测电流控制电流脉动

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永磁同步电动机控制半实物仿真系统设计

实验室研究与探索 2022年第2期41卷 89-93页

作者：周林娜金南南王海杨春雨中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221008

为满足永磁同步电动机控制的教学和科研需要,利用dSPACE仿真系统的软、硬件环境设计一个永磁同步电动机控制半实物仿真系统。基于dSPACE硬件和永磁同步电动机及其驱动装置设计硬件系统;利用Simulink和ControlDesk软件平台设计半实物仿... 详细信息

为满足永磁同步电动机控制的教学和科研需要,利用dSPACE仿真系统的软、硬件环境设计一个永磁同步电动机控制半实物仿真系统。基于dSPACE硬件和永磁同步电动机及其驱动装置设计硬件系统;利用Simulink和ControlDesk软件平台设计半实物仿真软件系统;给出永磁同步电动机控制半实物仿真系统的工作流程;用传统的PI控制算法和滑模控制算法替换模型中转速调节器进行实验,验证了该半实物仿真系统的可行性和有效性。学生用自己设计的控制算法替换模型中的调节器便可以验证所设计的控制算法的合理性。此系统不仅给实验教学带来了极大的便利,也培养了学生的动手能力。

关键词：永磁同步电动机 dSPACE仿真系统半实物仿真系统实验教学