永磁同步电动机电流自适应控制

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自适应控制在电机控制中的应用

自适应控制在电机控制中的应用摘要：永磁同步电动机由于具有高功率密度、高效率、强大的过载能力和良好的控制性能的优点，在中小容量的速度控制系统和高精度的速度控制事件中迅速发展。

但是，永磁同步电动机的磁场具有独特的交叉耦合和交叉饱和现象，控制系统是一个强大的非线性时变多元系统，可以实现高精度的速度调节，因此将对其控制策略进行深入研究。

在作者多年的工作经验的基础上，本文介绍了如何将BP神经网络应用于运动控制。

关键词：自适应控制；电机控制；应用一、引言永磁同步电动机电动机结构简单，维修方便，可以代替直流电动机的运行方式。

如果电动机速度低于特定阈值，则在摩擦的影响下操作趋于脉动，并且旋转磁场的速度与同步速度之间存在较大差异。

因此，速度调制性能相对较差。

感应电动机开发后的工业生产不仅必须适应各种应用，而且还需要可接受的成本。

因此，需要对速度控制进行研究。

由于永磁同步电动机在运行过程中表现出复杂的时变特性，因此许多控制策略已应用于控制感应电动机以获得更好的控制性能。

这些策略在某种程度上提高了电动机的运行效率，但是随着应用环境变得越来越复杂，控制策略带来了更多的计算。

为了减少计算量，需要选择一种更好的控制方法来控制该可执行程序。

因此，提出了一种用于电动机控制的自适应控制方法BP神经网络。

根据调速器的性能要求，提高了调速适应性，使电动机具有更好的动态特性。

二．神经网络概述自上世纪80年代以来，由于神经网络可以满足现代控制系统（例如不依赖于它们的控制系统）的要求，因此人工神经网络（ANN）在控制领域的研究和应用中取得了突破。

在受控对象上，数学模型和传递函数可以用任意复杂的非线性函数近似，并具有强大的自学习和自适应功能。

人工神经网络与控制策略的结合，为开发复杂的非线性，不确定性和不确定性系统的控制问题开辟了一条新途径，该方法通过开发自动化神经网络控制领域的前沿领域之一。

智能控制成为新的观点。

在解决控制问题方面，神经网络具有以下优点：（1）具有相对简单结构的神经网络可以完全完全近似复杂的非线性函数。

永磁同步电动机调速控制系统的设计

永磁同步电动机调速控制系统的设计一、绪论永磁同步电动机具有结构简单、效率高、功率密度大等优点，因此广泛应用于各个领域。

调速控制是永磁同步电动机实现精确运动控制的关键技术之一。

本文主要介绍永磁同步电动机调速控制系统的设计原理和方法。

二、永磁同步电动机调速控制系统的基本原理永磁同步电动机调速控制系统的基本原理是通过改变电机的输入电压和电流，控制电机的转速和转矩。

常用的调速方法有频率调制、占空比调制、矢量控制等。

三、永磁同步电动机调速控制系统的设计流程1. 系统需求分析：根据实际应用需求确定电机的转速和转矩要求，了解系统所需的控制精度和性能指标。

2. 硬件设计：选择适合的电机驱动器，根据电机的电流和电压要求确定电源电压和功率等参数。

设计电路板布线和连接，选择合适的传感器和检测器。

3. 控制算法设计：根据电机的数学模型和特性，设计合适的控制算法。

常用的控制算法有PID控制、模糊控制、自适应控制等。

4. 调试和测试：搭建系统实验平台，进行控制系统的调试和测试。

根据实际测试情况对系统参数进行修正和优化。

四、永磁同步电动机调速控制系统的关键技术1. 电机控制算法：根据永磁同步电动机的特性和性能要求选择合适的控制算法，并调整算法参数以获得良好的控制效果。

2. 电机驱动器设计：选用合适的电机驱动器，合理匹配输出功率和电机的功率需求，提高系统的效率和稳定性。

3. 传感器和检测器选择：选择适合的传感器和检测器，监测电机的状态和性能参数，提供准确的反馈信号。

四、结论永磁同步电动机调速控制系统是实现电机精确控制的重要技术，本文简述了其基本原理和设计流程，并介绍了关键技术。

希望能对相关领域的研究和应用提供一定的参考和指导。

基于模糊和预测的永磁同步电动机自适应控制

ｔｅｄｖａｉｎｗａｍａｌｉｒｅｏｉｒｖｈｏｔｏｒｃｓｏ．ｉｌｔｎｒｓｌｈｗｈｔｔｅｓｅｄｓｒｅｓｓｍｉｈｅｉｔｓｓｌｎｏｄｒｔｍｐｏｅｔｅｃｎｒｌｐｅｉｎＳｍｕａｉｅｕｔｓｏｔａｈｐｅｅｖｙｔｗｔｏｉｏｓｅｈｔｉｍｅｈｄｈｓａｂｔｒｃｎｒ１ｆｃ．ｈｓｔｏａｅｔｏｔｏｅｆｔｅｅ
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２Ｌａｎｎｎｖｒｔｏｅｏｕ＆ＣｅｃｌｅｈｏｏｙＦｓｕ１０１Ｃｉａ．ｉｏｉｇＵｉｓｙｆｔｌｍｅｉＰｒｅｈｍｉｃｎｌ，ｕｈｎ１３０，ｈｎ）ａＴｇ
ＡｂｔａｔＩｒｅａｋｅｔｅｐｏｌｍｓｅｉｔｇｉｏｖｎｉｎｌｕｚｏｔｏｍｅｈｄｏｅｍａｅｍａｎｔｙｃｒｎｕｓｒｃ：ｎｏｄｒｏｔｃｌｒｂｅｘｓｉｃｎｅｔａｚｙｃｎｒｌｔｏｆｐｒｎｔｇｅｎｈｏｏｓｔｈｎｎｏｆｓ
Ｋｅｏｄ：ｅｍｎｎｇｅｓｎｈｏｏｓｔ；ｚｙｃｎｒｌａｊｓｎｃｒｐｅｉｉｏｔｌｙｗｒｓｐｒａｅｔｍａｎｔｙｃｒｎｕｏｆｚｏｔ；ｄｕｔｇｆｔ；ｒｄｃｖｃｎｒｍｏｒｕｏｉａｏｔｅｏ

永磁同步电动机自适应模糊控制方法的研究【范本模板】

永磁同步电机自适应模糊控制方法的研究
1
1绪论
1。1 课题意义与目的
1。1。1 课题意义
永磁同步电动机英文名称：permanent magnet synchronous motor 定义：采用永磁磁极转子的同步电动机。
对节能要求高的场合:在工农业生产中，有大量的生产机械要求连续地以大致不变的速度运行，例如风机、泵、压缩机、普通机床等.这类机械大量采用三相感应电动机驱动，但感应电动机的效率和功率因数较低,采用异步起动永磁同步电动机可获得高效率和高功率因数。在某些场合，负载率低，若采用三相感应电动机，轻载时功率因数和效率低,经济运行范围窄,造成大量的电能浪费。若采用异步起动永磁同步电动机，可以实现高效、高功率因数和宽广的经济运行范围，节约大量电能。
文中首先概要性介绍了交流调速系统的发展,d—q 坐标系下永磁同步电动机的数学模型，然后建立了永磁同步电机的矢量控制系统。当采用传统的 PI 控制器时，控制器参数与对象匹配的情况下可以取得良好的控制效果。但是当对象参数发生变化时，PI 参数需要重新整定。模糊控制具有不依赖于对象的数学模型、鲁棒性强的优点，能够很好地克服系统中模型参数变化和非线性等不确定因素，从而实现系统的高品质控制。本文将模糊控制与传统 PI 控制器相结合应用于永磁同步电动机调速控制系统中,设计了基于模糊自适应 PI 控制器,用 MATLAB\SIMULINK 进行了仿真，仿真结果表明，这种复合的模糊自适应 PI 控制器较单一的传统 PI 控制器能够获得较好的控制效果。
Firstly the development of AC speed regulation system, the control strategies used in the PMSM control system and the mathematics model of PMSM are generalized in this thesis。 Then， PMSM vector control system is set up. Good performance can be achieved when the PI controller's parameters match with the control system。 However， the parameters of PI have to be modified when the system’s parameters change. Fuzzy control has the advantage of not relying on the object mathematical model and strongly robustness so it can overcome the uncertainty of element in the system such as parameter change and non—linear change and can realize the high quality control performance of the system。 Fuzzy control combined with PI control is applied in the PMSM control system. The simulation results under MATLAB/SIMULINK environment prove that better performance can be obtained by using the compound controller than PI controller.

基于特征模型的永磁同步直线电机自适应控制

第28卷㊀第3期2024年3月㊀电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报Electri c ㊀Machines ㊀and ㊀Control㊀Vol.28No.3Mar.2024㊀㊀㊀㊀㊀㊀基于特征模型的永磁同步直线电机自适应控制曹阳,㊀郭健(南京理工大学自动化学院,江苏南京210094)摘㊀要:为了解决永磁同步直线电机系统的参数不确定性㊁建模不确定性及饱和非线性等问题,提出一种基于特征模型的自适应控制器㊂依据特征模型理论描述永磁同步直线电机系统,采用自适应和鲁棒控制方法设计控制器㊂建立永磁同步直线电机的特征模型,并给出具体建立步骤,使得控制器设计变得简单,易于工程实现㊂通过设计参数自适应律对系统未知特征参数进行估计,可实现对系统模型的精确补偿,同时在控制器中添加带有误差积分的鲁棒控制项,提高系统对不确定参数及未知干扰的鲁棒性㊂此外,由于饱和特性的存在,导致控制器产生windup 问题,给系统的控制性能和稳定性造成不利影响㊂因此,该控制器中还带有抗饱和控制项,能够提升系统的抗饱和能力㊂最后,通过对比实验验证了所提控制器的有效性㊂关键词:永磁同步直线电机;参数不确定性;建模不确定性;饱和非线性;特征模型;自适应控制;抗饱和DOI :10.15938/j.emc.2024.03.013中图分类号:TM351文献标志码:A文章编号:1007-449X(2024)03-0131-10㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:2022-07-04基金项目:国家自然科学基金(61673219)作者简介:曹㊀阳(1993 ),男,博士研究生,研究方向为电机系统分析与控制;郭㊀健(1974 ),男,博士,教授,博士生导师,研究方向为智能系统与智能控制㊁机器人系统㊁高精度电机控制等㊂通信作者:郭㊀健Adaptive control of permanent magnet synchronous linear motorbased on characteristic modelCAO Yang,㊀GUO Jian(School of Automation,Nanjing University of Science and Technology,Nanjing 210094,China)Abstract :To address the problems of parameter uncertainty,modeling uncertainty and saturation nonlin-earity in the permanent magnet synchronous linear motor system,an adaptive controller based on charac-teristic model was proposed.A characteristic model was used to describe the permanent magnet synchro-nous linear motor system,and the controller was designed using adaptive and robust control methods.The characteristic model was established based on the system dynamics and parameters,and the specific steps were presented.This simplifies the controller design and facilitates the engineering implementation.An online parameter adaptation law was employed to estimate the unknown characteristic parameters of the system and achieve accurate compensation for the system model.Furthermore,an integral-type robust control term was incorporated into the controller,which improves the robustness of the system against un-certain parameters and unknown disturbances.In addition,the saturation nonlinearity leads to the windup problem in the controller,which has adverse effects on the control performance and stability of the sys-tem.Therefore,an anti-windup control scheme was devised for the controller,which can enhance the an-ti-saturation ability of the system.Finally,comparative experiments with other control methods were con-ducted to verify effectiveness of the proposed controller.Keywords:permanent magnet synchronous linear motor;friction nonlinearity;saturation nonlinearity;ar-mature mass variation;characteristic model;adaptive control;anti-windup0㊀引㊀言相比于旋转同步电机,永磁同步直线电机(per-manent magnet synchronous linear motor,PMSLM)具有更高的推力密度和更快的动态响应,特别适用于对速度和精度要求较高的场合,已被广泛应用在高精密加工㊁轨道交通传输等现代工业领域[1-2]㊂但是由于采用直接驱动方式,PMSLM控制系统对参数摄动及扰动等因素变得更加敏感[3],这会严重影响系统的控制性能㊂因此,保证PMSLM系统的高精度跟踪性能与抗扰动能力十分重要,对提高机床加工精度㊁提升交通传输效率具有重要的意义㊂针对PMSLM系统的高精度跟踪问题,国内外已有众多学者对其进行了研究㊂文献[4]设计了一种带模型参考自适应观测器的预测电流控制策略,经过实验验证该控制策略可以实现对速度进行在线准确辨识,进而提高电流的跟踪性能㊂文献[5]利用扩张状态观测器和非线性状态误差反馈对PMSLM的自抗扰控制器进行优化,提高了系统的动态响应性能和抗干扰能力㊂文献[6]提出一种基于周期性扰动学习的自适应滑模控制方法,采用滑模控制确保PMSLM系统对不确定性因素具有较强的鲁棒性㊂文献[7]在系统模型反馈线性化的基础上,将Hɕ鲁棒控制方法与D-K迭代法相结合,提高了系统对不确定性因素影响的抑制能力㊂姚斌等[8]提出一种自适应鲁棒控制方法,所开发的控制器成功应用在多种控制系统中[9-11]㊂为了解决非光滑饱和非线性的影响,文献[12]构造了一种新的近似饱和模型,该模型能够以任意规定的精度平滑地逼近实际饱和㊂此外,通过添加积分器技术,使得控制器可以消除与表面误差和边界层误差有关的耦合项㊂但是该方法在控制器的设计中需要对虚拟控制量重复微分,如果系统模型阶数高,会增加设计的复杂性㊂文献[13]提出一种考虑LuGre 摩擦的自适应鲁棒控制方法,针对陀螺框架伺服系统未知惯量和阻尼系数㊁LuGre摩擦参数不确定性及未知外部干扰上界,设计参数更新律对其进行估计,该控制律提高了系统的跟踪精度并通过仿真结果验证了所提方法的有效性㊂但该方法需要被控对象的精确数学模型,另外估计的未知参数过多,多个自适应参数需要反复调试,增加了实际应用时的难度㊂自适应鲁棒控制可以估计系统未知参数,但如果系统模型复杂㊁未知参数多㊁某些状态不可测时,控制器的设计将面临巨大挑战㊂针对这些问题,吴宏鑫院士等[14-15]提出特征建模的思想,特征模型一般用一阶或二阶差分方程/微分方程来描述,有关信息都压缩到几个特征参数中,并不丢失原有的信息㊂特征模型建立的形式比原对象动力学方程简单,为实际复杂系统的建模问题提供了一条途径㊂文献[16]基于永磁同步电机的特征模型,设计一个以非线性黄金分割自适应控制为主的控制方案㊂通过安排过渡过程和特征模型参数的在线辨识,该控制方案实现了控制器参数的在线自适应调节㊂文献[17]将特征建模方法推广到具有惯性变化的齿轮传动伺服系统中,设计了一个自适应二阶离散终端滑模控制器,并实现了有限时间有界性㊂然而上述基于特征模型所设计的控制器没有进行抗饱和(anti-windup)研究㊂windup现象是指由于被控对象的输入限制,使得被控对象的实际输入与控制器的输出不等,引起系统闭环响应变差(如超调变大,调节时间变长,甚至使系统失去稳定)的现象㊂实际的PMSLM是个物理限制系统,转速控制器的输出必须限定在一定的范围内,使得实际电机的控制输入量不能大于一个预先设定值㊂当控制器输出受到饱和限制时,特别是含有积分项的控制信号仍然增加时,就会出现windup现象,使实际闭环系统的性能下降,因此对PMSLM系统设计抗饱和控制是有必要的[18-19]㊂基于上述分析,针对PMSLM系统存在的参数不确定性㊁建模不确定性及饱和非线性等问题,提出一种基于特征模型的抗饱和自适应鲁棒控制器(an-ti-windup adaptive robust control based on characteris-tic model,AARC)㊂利用特征模型简化PMSLM系统的描述,并对其进行验证㊂然后,设计一种基于参数投影的自适应律,实现对系统模型的在线补偿㊂同时,将系统的不确定参数和未知干扰视为集总的干231电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第28卷㊀扰项,引入误差积分的鲁棒控制项进行抑制㊂此外,为了解决积分环节可能引起的windup 现象,加入抗饱和控制项,提高系统的抗饱和能力㊂最后,基于Lyapunov 函数证明闭环系统的稳定性,并通过实验验证所提控制器的有效性和鲁棒性㊂1㊀PMSLM 的特征建模与验证1.1㊀PMSLM 模型PMSLM 的运动方程为m d y d t =3π2τn p i q [ψf+(L d -L q )i d ]-F fric (y )㊂(1)式中:m 为等效质量;ψf 为磁链;y 为动子速度;i d ㊁i q 分别为d㊁q 轴电流;τ为极距;n p 为极对数;L d ㊁L q 分别为d㊁q 轴电感;F fric (y )为摩擦力㊂由式(1)可得y ㊃㊃=1.5πn p mτ[ψf i ㊃q +(L d -L q )(i ㊃d i q +i ㊃q i d )]- F fric y㊃m y㊂(2)设PMSLM 的采样周期为T ,将式(2)离散化可得㊀y (k +1)-2y (k )+y (k -1)T 2=[1.5πmTτn p ψf +1.5n p (L d -L q )i d (k )mTτ]i q (k )-[1.5πmTτn p ψf +1.5n p (L d -L q )i d (k )mTτ]i q (k -1)+1.5πn p (L d -L q )i q (k )mTτ[i d (k )-i d (k -1)]-1mT F firc (y (k )-y (k -1))y ㊂(3)在式(3)两边同乘T 2,可以重新写为y (k +1)=[1.5πmτn p ψfT +1.5n p (L d -L q )i d (k )Tmτ]i q (k )+[2-1m F firc T v ]y (k )+[1m F firc T v-1]y (k -1)+[1.5n p (L d -L q )i d (k )T mτ-1.5πmτn p ψfT ]i q (k -1)+1.5πn p (L d -L q )i q (k )Tmτˑ[i d (k )-i d (k -1)]=β1(k )i q (k )+α1(k )y (k )+α2(k )y (k -1)+Δ(k )㊂(4)式中:y (k )为系统输出;i q (k )为系统输入;α1㊁α2㊁β1为系统的特征参数,定义为:α1(k )=[2-1m F firc Tv];α2(k )=[1m F firc Tv -1];β1(k )=[1.5πmτn p ψf T +1.5n p (L d -L q )i d (k )T mτ]㊂üþýïïïïïïï(5)Δ(k )表示集总未知非线性函数,包括建模误差和未知扰动,定义为Δ(k )=[1.5n p (L d -L q )i d (k )Tmτ-1.5πmτn p ψfT ]i q (k -1)+1.5πn p (L d -L q )i q (k )Tmτˑ[i d (k )-i d (k -1)]㊂(6)通过式(4)可以看出,特征模型是将模型结构的模型不确定性和参数摄动等不确定信息压缩成几个未知的特征参数,使其与实际模型等价而不是近似㊂使用特征建模不仅能简化控制器设计,而且更利于工程应用㊂1.2㊀特征模型验证特征模型验证过程如图1所示㊂首先,分别给予PMSLM 系统和特征模型相同的输入信号u ㊂然后,采样PMSLM 的输入输出信号,采用传统投影梯算法[16]在线辨识特征参数,并计算特征模型输出㊂最后,通过比较特征模型输出y ^与PMSLM 系统输出y ,得到误差e 0㊂将输入设为1sin(2.09t )A 的正弦信号,并且设PMSLM 的采样频率为80μs㊂特征模型验证结果如图2所示㊂实验结果表明,在相同的控制输入作用下,特性模型输出与实际系统输出的误差很小,说明特征模型可以很好地描述PMSLM 系统的输入输出特征,可以利用该特征模型来设计控制器㊂331第3期曹㊀阳等:基于特征模型的永磁同步直线电机自适应控制图1㊀特征模型验证Fig.1㊀Verification block diagram of characteristicmodel图2㊀特征模型验证结果Fig.2㊀Verification results of characteristic model2㊀非线性自适应控制器设计2.1㊀自适应控制设计针对PMSLM 系统中存在的参数不确定㊁饱和非线性以及外界干扰,设计基于特征模型的自适应鲁棒控制律,对系统的不确定性和干扰进行估计和补偿,实现PMSLM 的速度跟踪控制㊂设计的自适应控制结构如图3所示,控制器包括模型补偿项u a ㊁线性反馈项u s1㊁积分鲁棒控制律u s2和抗饱和控制律k cw η,i qmax =0.03㊁i qmin =-0.03为饱和限制上下界㊂图3㊀自适应抗饱和控制结构框图Fig.3㊀Structure diagram of adaptive anti-windupcontroller将特征模型写成如下二阶时变辨识模型:y (k +1)=φ(k )T θ(k )㊂(7)式中:φ(k )=[y (k )y (k -1)u (k )]T ;θ(k )=[α1(k )α2(k )β1(k )]T ㊂在下面的部分中,㊃j 表示向量㊃的第j 个分量,并且针对2个向量的运算 < 是根据向量的相应元素来执行的㊂用θ^表示θ的估计值,θ~表示估计误差(θ~=θ^-θ)㊂结合式(7),一种不连续投影可以定义为proj θ^j {㊃j }=0,if θ^j =θj max and㊃j >0;0,if θ^j =θj min and㊃j <0;㊃j ,otherwise㊂ìîíïïïï(8)式中:j =1,2,3;proj θ^j{㊃j }可以保证估计参数在有界凸闭集D s 内㊂为保证参数估计值的有界性,设计未知参数估计自适应律为:θn (k )=θ^(k -1)+Γτλ+φT(k -1)φ(k -1);θ^(k )=proj θ^(θn(k ))㊂}(9)式中:Γ>0,λ>0为待设计的可调参数;τ为待合成的自适应函数;θ^(k )为系统参数θ(k )的估计值,利用基于不连续投影的参数自适应律可以估计出未知的特征参数α1㊁α2㊁β1㊂特征模型式(4)可被重写为y (k +1)=[α^1(k )-α~1(k )]y (k )+[α^2(k )-α~2(k )]y (k -1)+[β^1(k )-β~1(k )]u (k )+β1η(k )+Δ(k )㊂(10)式中α~1(k )=α^1(k )-α1(k ),α~2(k )=α^2(k )-α2(k ),β~1(k )=β^1(k )-β1(k )为辨识误差㊂所以式(10)可以改写为431电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第28卷㊀y(k+1)=α^1(k)y(k)+α^2(k)y(k-1)+β^1(k)u(k)+β1η+Δ(k)-θ~(k)φ(k)㊂(11)其中θ~(k)φ(k)=α~1(k)y(k)+α~2(k)y(k)+β~1(k)u(k)表示模型估计误差㊂假设1:从工程实践中可知,对于稳定对象,参数不确定性和不确定非线性的程度已知,即θɪΩθ {θ:θminɤθɤθmax};ΔɪΩd {Δ:|Δ(k)-Δ(k-1)|ɤδd(k)}㊂}(12)式中:θmin=[θ1min, ,θ3min]T;θmax=[θ1max, ,θ3max]T;δd是已知的㊂控制目标是设计自适应控制器使得系统的输出y(k)跟踪期望输出y d(k),定义跟踪误差函数为e(k)=y(k)-y d(k)㊂(13)定义s(k)为s(k)=e(k)-k1e(k-1)㊂(14)其中0<k1<1为待设计的可调参数㊂所以有s(k+1)=e(k+1)-k1e(k)㊂(15)自适应抗饱和控制律可以设计为:u(k)=1β^1(k)[u a(k)+u s1(k)+u s2(k)];u a(k)=-α^1(k)y(k)-α^2(k)y(k-1)+ y d(k+1)+k1e(k)-k cwη;u s1(k)=k s s(k);u s2(k)=-E1(k)㊂üþýïïïïïïïï(16)式中:k cwȡ β1 max为抗饱和反馈增益;|k s|<1是待设计的可调参数;E1(k)表达式为E1(k)=E1(k-1)+k s k2s(k-1)+βsat(s(k-1))㊂(17)式中:k2>0为可调系数;sat(㊃)为饱和函数㊂设计参数自适应律τ=s(k)φ(k-1),将式(9)改写为:θn(k)=θ^(k-1)+Γs(k)φ(k-1)λ+φT(k-1)φ(k-1);θ^(k)=projθ^(θn(k))㊂üþýïïï(18) 2.2㊀稳定性分析定理1:对于特征模型式(10)所描述的PMSLM,所有信号都是有界的㊂采用自适应控制律式(16)和参数更新规律式(18),能使闭环系统的跟踪误差渐近收敛至0㊂证明:将式(16)代入式(10)中,并结合式(18)可得s(k+1)=[y(k+1)-y d(k+1)]-k1e(k)=α^1(k)y(k)+α^2(k)y(k-1)+β^1(k)u(k)-α~1(k)y(k)-α~2(k)y(k-1)-β~1(k)u(k)+Δ(k)=-θ~T(k)φ(k)+β1η(k)-k cwη(k)+k s s(k)-E1(k)+Δ(k)㊂(19)取k cwȡ β1 max,然后对式(19)进行差分可得s(k+1)-s(k)=-(θ~T(k)φ(k)-θ~T(k-1)φ(k-1))+k s(s(k)-s(k-1))-(E1(k)-E1(k-1))+Δ(k)-Δ(k-1)㊂(20)考虑到采样周期很小,通过线性外推法预测可知s(k+1)=2s(k)-s(k-1)㊂(21)构建Lyapunov函数为V(k)=s(k)λ+φT(k-1)φ(k-1)+θ~(k) 2Γ㊂(22)首先考虑式(22)的第2项,根据投影参数自适应律式(18)可得θ~(k) 2ɤ θn(k)-θ(k) 2= θ~(k-1) 2+2Γs(k)φT(k-1)θ~(k-1)λ+ φ(k-1)Tφ(k-1) +(Γs(k))2 φ(k-1) 2(λ+ φ(k-1) 2)2ɤ2Γs(k)φT(k-1)θ~(k-1)λ+ φ(k-1) 2+Γ2s2(k)λ+ φ(k-1) 2+ θ~(k-1) 2㊂(23)将式(16)㊁式(20)和式(21)代入式(23)可得 θ~(k) 2- θ~(k-1) 2ɤ2Γs(k)[-(s(k)-s(k-1))+k s(s(k-1)-s(k-2))]λ+ φ(k-1) 2+ 2Γs(k)[-θ~T(k-2)φ(k-2)+k s k2s(k-1)-βsign(s(k-1))]λ+ φ(k-1) 2+531第3期曹㊀阳等:基于特征模型的永磁同步直线电机自适应控制2Γs (k )[(Δ(k -1)-Δ(k -2)]λ+ φ(k -1) 2+Γ2s 2(k )λ+ φ(k -1) 2㊂(24)选取βȡ| θM φmax +δd |,进一步可得 θ~(k ) 2- θ~(k -1) 2ɤ2Γs (k )(k s -1)(s (k )-s (k -1))+2Γk s k 2s (k )s (k -1)λ+ φ(k -1) 2+Γ2s 2(k )λ+ φ(k -1) 2㊂(25)引理1[20]:(Young 不等式)假设a ㊁b 为非负实数,P >1,1p +1q =1,那么ab ɤa p p +b pq ,当且仅当a p=b q时,等号成立㊂根据引理1可得:2s (k )s (k -1)ɤ s (k ) 2+ s (k -1) 2; θ~(k ) 2- θ~(k -1) 2ɤ-Γ(3-3k s -k s k 2)s 2(k )λ+ φ(k -1) 2+Γ(k s +k s k 2-1)s 2(k -1)λ+ φT (k -1) 2㊂üþýïïïïïï(26)对Lyapunov 函数式(22)进行差分,并联立式(26)可得ΔV (k )=V (k )-V (k -1)ɤs 2(k )λ+ φT (k -1) 2-s 2(k -1)λ+ φT (k -2) 2+-(3-3k s -k s k 2)s 2(k )λ+ φ(k -1) 2+(k s +k s k 2-1)s 2(k -1)λ+ φT (k -1) 2+Γs 2(k )λ+ φT (k -1) 2ɤ-(2-3k s -k s k 2-Γ)s 2(k )λ+ φT (k -1) 2+(k s +k s k 2-1)s 2(k -1)λ+ φT (k -1) 2-s 2(k -1)λ+ φT (k -2) 2ɤ-As 2(k )-Bs 2(k -1)㊂(27)式中:A =2-3k s -k s k 2-Γλ+ φT (k -1) 2;B =1λ+ φT (k -2) 2-1-k s -k s k 2λ+ φT (k -1) 2㊂通过选取合适的参数k s ㊁k 2㊁Γ㊁λ使得A >0,B >0㊂根据式(27),对Δ(k )从1到k 求和可得ðki =1[As 2(k )+Bs 2(k -1)]ɤV (1)-V (k )ɤV (1)㊂(28)当k ңɕ时,As 2(k )+Bs 2(k -1)ȡ0,由于φ(k ) 有界,可知lim k ңɕ|s (k )|=0㊂(29)根据式(29)可知,∃N ,当k >N 时,有|s (k )|ɤ0㊂(30)由式(15)可得|e (k )|ɤ|k 1||e (k -1)|+|s (k )|ɤ|k 1|k -N|e (N )|+|k 1|k -N -1|s (N +1)|+ +s (k )ɤ|k 1|k -N|e (N )|+0㊂(31)因为|k s |<1,所以有lim k ңɕsup |e (k )|=0㊂(32)3㊀实验结果比较为了说明上述方法的可行性和有效性,在实验室建立一个验证平台如图4所示,PMSLM 的基本参数列于表1㊂该平台由MOSFET 三相逆变桥㊁磁栅尺㊁相电流采样电路㊁TMS320F28062(DSP)及外围电路㊁IR2181S 驱动电路㊁系统电源电路组成㊂此外,为了模拟不同的工作条件,对直线电机的动子进行了调整㊂通过直接在动子上安装标准化铁块,准确地改变其质量m ,以模拟不同的惯性效应㊂图4㊀PMSLM 实验平台Fig.4㊀PMSLM experimental platform631电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第28卷㊀表1㊀PMSLM 的基本参数Table 1㊀Parameters of PMSLM㊀㊀参数数值极对数n p7极距τ/mm(180ʎ)12d 轴电感L d /mH 8q 轴电感L q /mH 8永磁体磁链ψf /Wb0.61PMSLM 矢量控制系统框架如图5所示㊂它由PMSLM㊁空间矢量脉宽调制(space vector pulse widthmodulation,SVPWM)模块㊁Park 和Clark 坐标变换㊁电压源逆变器㊁电流调节器和速度控制器组成㊂本文设计一种速度控制器,电流控制器采用PI 控制㊂图5㊀矢量控制总体结构框图Fig.5㊀Overall structure diagram of vector control为了验证所提控制器的可行性和有效性,本文对以下3种控制器进行比较㊂1)AARC㊂本文设计的抗饱和自适应鲁棒控制器参数设置如下:k 1=0.15,k 2=0.0006,k s =0.1,β=0.04,k cw =0.1,Γ=0.05,λ=0.995,θ^(0)=[1.9,-0.9,0.00001]T ㊂2)抗饱和自适应控制器(anti-windup adaptivecontrol based on characteristic model,AAC)㊂未添加鲁棒项u s2的抗饱和自适应控制器,其他参数与AARC 一致㊂3)抗饱和PID 控制器(anti-windup proportional-integral-differential,APID)㊂控制器的增益设置为k p =150,k i =1,k d =0,k cw =0.1㊂此外,将使用跟踪误差的最大值㊁平均值和标准差来衡量每个控制算法的质量,定义如下:1)最大跟踪误差的绝对值为M e =max i =1, ,N{|e (i )|}㊂(33)2)平均跟踪误差定义为μ=1N ðNi =1|e (i )|㊂(34)3)跟踪误差的标准差为δ=1N ðNi =1[|e (i )|-μ]2㊂(35)其中N 是所记录的数字信号的个数㊂首先将给定速度设置为y d =0.56sin(3.14t)m/s㊂系统跟踪结果如图6所示,性能指标如表2所示㊂从这些实验结果可以看出,所提出的AARC 控制器在瞬态和最终跟踪误差方面优于其他两种控制器,因为AARC 采用了基于参数自适应的补偿和鲁棒控制项,可以同时处理参数和未建模不确定性㊂虽然AAC 中也包含参数自适应,但对于建模的不确定性和未知扰动的抑制效果不佳㊂通过表2可以看出,AARC 添加鲁棒项后各种误差指标会比AAC 小,验证了鲁棒控制项u s2的有效性㊂在3种控制器中,线性抗饱和PID 的误差指标最差,达到了AARC 的2倍以上,这说明基于非线性模型的控制器设计方法具有更大的优势㊂图6㊀无铁块情况下PMSLM 的跟踪结果Fig.6㊀Tracking results of PMSLM without iron表2㊀最后两个周期的性能指标Table 2㊀Performance indexes during the last two cycles控制方法M e /(m /s)μ/(m /s)δ/(m /s)APID 0.055420.013360.00971AAC0.026890.008100.00572AARC 0.025220.006000.00490731第3期曹㊀阳等:基于特征模型的永磁同步直线电机自适应控制为了进一步验证控制器对参数变化的自适应能力,设定了不同的动子质量来进行实验㊂给PMSLM 的动子上添加1.33kg 的铁块㊂系统跟踪结果如图7所示,表3列出了最后两个周期的性能指标㊂从图7可以看出,使用AARC 控制方法的控制系统,在面对动子质量变化时,其反应速度快,并且波动较小㊂从表3可知,APID 的最大跟踪误差没有增大,意味着APID 中存在大的积分增益对该扰动也有一定的抑制效果㊂但与上一个实验情况相比,APID 的μ和δ指标增大明显,仍然比其他2个控制器差㊂适当的参数自适应在一定程度上也可以削弱动子质量变化给系统带来的参数不确定性影响,就像AAC 那样㊂AARC 的各项误差指标是3个控制器中最好的,再次证明了该控制器的有效性㊂图7㊀铁块质量为1.33kg 时PMSLM 的跟踪结果Fig.7㊀Tracking results of PMSLM when iron massis 1.33kg表3㊀最后两个周期的性能指标Table 3㊀Performance indexes during the last two cycles控制方法M e /(m /s)μ/(m /s)δ/(m /s)APID 0.043890.015370.01061AAC0.029620.008440.00605AARC 0.025320.005980.00496最后将动子上的铁块增加到2.64kg,此时PMSLM 受到的摩擦非线性和扰动进一步增大,3个控制器的跟踪性能都有所变差㊂实验结果如图8所示,误差指标见表4㊂在这个测试用例中,APID 中的跟踪误差抖动变大,而AARC 的跟踪误差则相当平滑㊂APID 控制器表现出最差的跟踪性能,最大跟踪误差为0.094,表明APID 在该跟踪任务中已经达到了其局限性㊂另外,即使在增大动子质量情况下,所提出的AARC 控制器仍然可以对模型进行补偿并衰减未建模的扰动,从而在所有比较的控制器中达到最好的跟踪性能㊂图8㊀铁块质量增加到2.64kg 情况下PMSLM 的跟踪结果Fig.8㊀Tracking results of PMSLM when the mass ofiron is increased to 2.64kg 表4㊀最后两个周期的性能指标Table 4㊀Performance indexes during the last two cycles控制方法M e /(m /s)μ/(m /s)δ/(m /s)APID 0.093700.027090.01934AAC0.034620.008410.00643AARC 0.028870.005860.005054㊀结㊀论本文针对PMSLM 系统提出一种基于特征模型的自适应控制方法,该方法能够有效地解决PMSLM 系统的参数不确定性㊁建模误差和外部干扰等问题㊂首先利用二阶变差分方程对PMSLM 系统进行简化831电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第28卷㊀建模,然后设计了一种基于特征模型的自适应控制器,仅利用系统的输入和输出信号,实现了对PMSLM系统的精确速度跟踪控制㊂为了提高系统的鲁棒性和抗饱和能力,还引入了鲁棒补偿项和抗饱和控制项,并严格证明了闭环系统的稳定性㊂最后,通过实验结果验证了所提控制方法的有效性㊂本文控制器的参数是固定的,需要通过反复调试来确认㊂当实验条件和环境发生改变时,可能导致参数不一定是最优的㊂因此,在未来工作中将考虑进一步研究控制器参数的自动调整技术[21],采用自学习的方法来替代控制器中参数的人工调整部分㊂参考文献:[1]㊀龚夕霞,李焱鑫,卢琴芬.模块化永磁直线同步电机考虑制造公差的推力鲁棒性优化[J].电工技术学报,2024,39(2):465.GONG Xixia,LI Yanxin,LU Qinfen.Thrust robustness optimiza-tion of modular permanent magnet linear synchronous motor ac-counting for manufacture tolerance[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2024,39(2):465.[2]㊀张春雷,张辉,叶佩青.高霍尔位置检测精度的圆筒型永磁同步直线电机设计[J].电工技术学报,2022,37(10):2481.ZHANG Chunlei,ZHANG Hui,YE Peiqing.Design of tubular permanent magnet synchronous linear motor by reliability-based ro-bust design optimization[J].Transactions of China Electrotechni-cal Society,2022,37(10):2481.[3]㊀缪仲翠,苏乙,张磊,等.梯形Halbach交替极无铁心永磁同步直线电机特性分析与优化设计[J].电机与控制学报, 2024,28(1):164.MIAO Zhongcui,SU Yi,ZHANG Lei,et al.Characteristic analy-sis and optimization design of air-core permanent magnet linear synchronous motor with trapezoidal Halbach array consequent-pole [J].Electric Machines and Control,2024,28(1):164. [4]㊀李争,安金峰,肖宇,等.基于自适应观测器的永磁同步直线电机模型预测控制系统设计[J].电工技术学报,2021,36(6):1190.LI Zheng,AN Jinfeng,XIAO Yu,et al.Design of model predic-tive control system for permanent magnet synchronous linear motor based on adaptive observer[J].Transactions of China Electrotech-nical Society,2021,36(6):1190.[5]㊀李争,张梓豪,王康涛,等.基于无模型的PMLSM改进自适应滑模自抗扰控制[J].电机与控制学报,2024,28(1):142.LI Zheng,ZHANG Zihao,WANG Kangtao,et al.Improved adap-tive sliding mode active disturbance rejection control for PMLSM based on model-free theory[J].Electric Machines and Control, 2024,28(1):142.[6]㊀张康,王丽梅.基于周期性扰动学习的永磁直线电机自适应滑模位置控制[J].电机与控制学报,2021,25(8):132.ZHANG Kang,WANG Limei.Adaptive sliding mode position con-trol for permanent magnet linear motor based on periodic disturb-ance learning[J].Electric Machines and Control,2021,25(8): 132.[7]㊀孙宜标,毛爽,夏加宽.直线电机悬浮平台的μ-Hɕ鲁棒控制[J].沈阳工业大学学报,2014,36(1):7.SUN Yibiao,MAO Shuang,XIA Jiakuan.μ-Hɕrobust control for linear motor levitation platform[J].Journal of Shenyang Uni-versity of Technology,2014,36(1):7.[8]㊀YAO B,BU F,REEDY J,et al.Adaptive robust control of sin-glerod hydraulic actuators:theory and experiments[J].IEEE/ ASME Transactions on Mechatronics,2000,5(1):79. 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永磁直线同步电动机模型参考自适应神经元速度控制的仿真

ＺａｇＬｕｎＬｏｎｕｈｎ￣ａｕｙＤａ
ＺｈｎｚｏｅｔｏｒＣｏｌｇｅｇｈｕＥｌｃｉＰｗｅｌｅｃｅ
摘
要：针对永磁直线同步电动机的矢量控制系统，
１永磁直线同步电动机数学模型
永磁直线同步电动机数学模型的建立是计算机仿真的前提。推导过程中，如下假设在做
直接驱动的永磁直线同步电动机，由于其
Ｂ粘滞摩擦系数；一负载阻力；
一
省掉了中间的传动环节，消除了机械传动链的影响；又因其采用高性能永磁体，具有电磁推力强
电磁推力；永磁体有效磁链；
。（）３
度高、损耗低、电气时间常数小、响应时间快等
（）１忽略铁心饱和；（）２不计涡流和磁滞效应；
ＡｂｔａｔＦｒｅｍａｅｔｇｅｎａｙｃ —ｏｏｓｓｒｅ：ｏｐｒｎｎａｍａｎｔｉｅｒｎｈｒｎｕｌｓ
ｍｏｏ（ＭＬＭ）ｅｔｒｃｎｒｌｙｔｍ，ｅｒａｉｉｇｔｒＰＳｖｃｏｏｔｓｏｓｅｓｌｇｎｚｎｏ
ｐｒｍｅｅｕｚｏｔｏＳｅｄｃｎｒｌｒＳｍｕａｉｎａａｔｒｚｙｃｎｒｌｐｅｏｔｏｌｉｌｔｆｅｏ
Ｍｄ／ｔＢ＋ｆＫｆｖｄ＋ｖＦ＝ｉａ
（）１
（２）
Ｋｆ一
式中：Ｍ一电动机的动子质量；
（）３动子上没有阻尼绕组，永磁体也没有阻

PMSM控制方式简介

轻量化设计
采用新型材料和优化结构设计，降低电机重量，提高其紧凑性和集成度。
驱动系统集成化与智能化
集成化驱动模块
将电机控制器、驱动电路和传感器等集成在一个模块中，简化系统结构，降低成本。
智能化监控与诊断
利用传感器和智能算法，实时监测电机运行状态，预测故障并及时处理，提高系统可靠性。
无线连接与远程控制
通过无线通信技术，实现电机远程监控和控制，提高系统的灵活性和可维护性。
谢谢观看
直接转矩控制算法
采用空间矢量分析方法，直接控制电机转矩，具有快速动态响应和鲁棒性强的特点。
滑模变结构控制算法
通过滑模面的设计，使系统状态在滑模面上滑动，具有对参数变化和外部扰动不敏感的优点。
电机本体优化设计
磁路优化
通过改进电机磁路结构，提高电机效率、减小谐波损耗和温升。
冷却系统设计
合理设计电机冷却系统，提高散热性能，延长电机使用寿命。
控制方式的比较和选择
比较
矢量控制、直接转矩控制和智能控制各有优缺点，适用于不同的应用场景。需要根据电机的具体性能要求、运行环境和工况等因素进行选择。
选择
在高性能的电机控制系统，如伺服系统和电动车驱动系统中，通常选择矢量控制；在需要快速响应和高动态性能的场合，如电梯和压缩机中，通常选择直接转矩控制；在复杂的电机运行环境和工况中，如高温、高湿和强干扰等场合，通常选择智能控制。
负责将直流电转换为交流电。
03
驱动电路的设计要点
设计时需要考虑电路的效率、可靠性、安全性和成本等因素，以确保驱
动电路能够满足PMSM的驱动需求。
控制系统设计
控制系统的作用
控制系统是PMSM驱动系统的关键部分，负责控制PMSM 的电流、电压和转速等参数，以实现PMSM的高效、稳定运行。

永磁直线同步电机无模型自适应直接推力控制

外部干扰的鲁棒性。
关键词：无模型自适应控制；永磁直线同步电机；扰动抑制；直接推力控制
中图分类号：ＴＨ１６；ＴＧ６５文献标识码：Ａ
ＤｉｒｅｃｔＴｒｕｓｔＣｏｎｔｒｏｌｏｆＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔＬｉｎｅａｒＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏｔｏｒＢａｓｅｄｏｎＭｏｄｅｌ－ｆｒｅｅＡｄａｐｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏｌＭｅｔｈｏｄ
ＣＵＩＪｉｅ．ｆａｎ，ＹＡＮＨｏｎｇ，ＳＨＡＮＢａｏ — ｙｕ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０８７０，Ｃｈｉｎａ）
文章编号：ｌＯＯｔ一２２６５（２０１３）０６—００４７—０３
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永磁直线同步电机无模型自适应直接推力控制
崔皆凡，闫红，单宝钰
（沈阳工业大学电气工程学院，沈阳１１０８７０）
摘要：针对永磁直线同步电机模型参数不确定且时变并且在运行过程中容易受外部扰动影响的特点，首次将无模型自适应控制理论应用到永磁直线同步电机直接推力控制中。采用无模型自适应方法，实时拟合出永磁直线同步电机运行过程中电磁推力和速度之间的时变差分方程，通过控制率函数推算出给定电磁推力，实现永磁直线同步电机无模型自适应直接推力控制。与传统的ＰＩ控制相比，无模型自适应直接推力控制算法既不需要调节ＰＩ参数，又明显减少了由于电机控制系统参数变化和负载扰动引起的速度和推力脉动，在保证了系统稳定运行情况下提高了电机控制系统对内部和

永磁同步电动机的自适应逆推控制

ｔ，
“ｃ，
３稳定性分析对于ｚ坐标下的系统，一Ｃｌｉ一，２～Ｏ，＝一一，ｊ一
贝＝（Ｃ；０一． — ２一．：：选取系数Ｃ，２３ｃ（１２３从而１，使ｉ，，，ｃＣ ≥２＝）
根据Ｌｓｌ变原理，ａａｌｅ不有１＝ｏｉ，，）（＝ｌ３１２
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因此，系统定子电阻Ｒ，在粘滞摩擦系数Ｂ及负载转矩Ｔ不确【
其中ｕ、。ｄｑ为轴定子电压：．分别代表ｄｑ轴电流；ａｕ，，ｉ；ｄ。，Ｒ为定子定的情况下，控制律（７与（９能够保证ＰＭ伺服系统的速度跟１）１）ＭＳ电阻，Ｌ为交、直轴等效电感，负载转矩，转动惯量，Ｔ为Ｊ为Ｂ为粘踪误差渐近收敛到零，环系统全局渐近稳定。闭滞摩擦系数，Ｐ为极对数，为电动机的机械角速度，为角度， ∞ 中４小结为永磁磁通。本文将非线性Ｂｃｓｅｐｎａｋｔｐｉｇ方法用于ＰＭ速度伺服控制系ＭＳ为方便推导，义Ｘ：＾Ｘ＝。Ｘ＝ｄ定１ｃ，２ｉ３ｉ），。取输出为速度信号ｙＸ，＝统中，考虑了电机运行过程中定子电阻、粘滞摩擦系数及负载转矩的系统化为３尸ｌ不确定性，提出了自适应控制方法，能够根据系统参数变化自行调整万一一了，控制参数。证明了闭环系统的稳定性。
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一

永磁同步电动机的在线参数辨识与自适应控制

永磁同步电动机的在线参数辨识与自适应控制
永磁同步电动机作为一种高效、高性能的电机，广泛应用于工业生产和交通运输等领域。

为了提高永磁同步电动机的性能和控制精度，研究人员对其在线参数辨识和自适应控制进行了深入研究。

在线参数辨识是指通过对电机运行过程中的数据进行分析和处理，识别出电机的参数。

由于永磁同步电动机的参数可能会受到温度、湿度等环境因素的影响而产生变化，因此准确的参数辨识对于电机的控制非常重要。

在永磁同步电动机的控制过程中，自适应控制是一种有效的控制方法。

自适应控制能够根据电机运行状态的变化，自动调整控制参数，以适应不同的工况要求。

自适应控制可以提高电机的动态响应性能和控制精度。

在永磁同步电动机的在线参数辨识和自适应控制方面，研究人员提出了一种基于模型参考自适应控制的方法。

该方法通过建立电机的数学模型，并将模型输出与实际输出进行比较，从而得到电机的参数。

然后，根据参数的变化情况，自动调整控制器的参数，以实现自适应控制。

通过实验验证，这种基于模型参考自适应控制的方法在永磁同步电动机的控制中取得了良好的效果。

通过在线参数辨识，可
以准确地获得电机的参数，从而提高控制的精度和稳定性。

同时，自适应控制能够根据电机的运行状态进行实时调整，使得电机在不同的工况下都能够保持良好的性能。

综上所述，永磁同步电动机的在线参数辨识与自适应控制是提高电机性能和控制精度的重要方法。

这种方法能够准确地辨识电机的参数，并根据参数的变化进行自适应控制，使得电机在不同工况下都能够达到最佳性能。

这对于提高永磁同步电动机的应用效果具有重要意义。

永磁同步电机控制策略

1 2
0
3
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2
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3 2
id iq
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SVPWM产生原理
SVPWM 是空间电压矢量 PWM 波产生，它具有电压利用率高、低谐波成分、开关次数少和功率管功耗小等特点。同时， SVPWM 还能很好的结合矢量控制算法，为矢量控制得实现提供很好的途径，以最大限度的发挥设备的性能。因此被越来越多的变频设备所采用。
谢谢！！！
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如果向量如图所示位置则：
V V1V 2
V V (110)T1 V (100)T2 V (000)T0
T T1 T2 T0
T1 ：V(110)状态的导通时间
T2 ：V(100)状态的导通时间 T0 ：零向量的导通时间 T ：采样周期
从一个空间电压矢量旋转到另一个矢量的过程中，应当遵循功率器件的开关状态变化最小的原则，即应只使一个功率器件的开关状态发生变化，这样可以尽量减少开关损耗。在零矢量的插入上，有两种方法处理，下图所示为在区域1中以两相调制方法形成的SVPWM波形图。
矢量控制原理图
永磁同步电机矢量控制系统结构框图
坐标变换图 abc三相定子电流，经过claeke变换为坐标系，在经过park变换为dq坐标
Clarke变换与逆变换
i i
2
1
3 0
1 2 3 2
1 2 3 2
ia ib ic
Park变换与逆变换
ia ibic 源自12 31 2
电压空间矢量SVPWM技术的基本原理：电压矢量与磁链矢量的关系: 当用三相平衡的正弦电压向交流电机供电时，电动机的定子磁链空间矢量幅值恒定，并以恒速旋转，磁链矢量的运动轨迹形成圆形的空间旋转磁场(磁链圆)。因此如果有一种方法，使得逆变电路能向交流电动机提供可变频、并能保证电动机形成定子磁链圆，就可以实现交流电动机的变频调速。

永磁同步电机pi参数调节

永磁同步电机pi参数调节一、引言永磁同步电机是现代电动机领域中的一项重要技术，它具有高效率、高功密度和高控制精度等优势，在工业自动化和电动车辆等领域得到广泛应用。

电机控制中的PI参数调节是实现电机运行稳定性和性能优化的关键步骤。

本文将深入探讨永磁同步电机PI参数调节的相关内容，包括调节方法、调节原理以及调节过程中需要注意的问题。

二、永磁同步电机PI参数调节的目标永磁同步电机的PI参数调节的目标是通过调节电流环和速度环的PI控制器的参数，使电机的控制系统能够快速响应、稳定运行并具备良好的抗干扰能力。

在实际应用中，PI参数调节的目标可以具体表述为以下几点： 1. 提高电机的响应速度和稳定性； 2. 减小电机在转矩变化和负载扰动下的误差； 3. 实现电机控制系统的抗干扰能力； 4. 改善电机的能耗效率。

三、永磁同步电机PI参数调节方法永磁同步电机PI参数调节方法主要包括经验调节法和自适应调节法。

3.1 经验调节法经验调节法是根据经验和实践来确定PI参数的调节方法。

该方法常常用于初期参数的设定，经过调试和实验验证后可以得到较为合理的参数。

经验调节法的步骤如下： 1. 初始参数选择：根据电机的基本参数和系统的要求，选择合适的初始参数； 2. 手动调试：通过实验和调试，逐步调节PI参数直至满足控制系统的性能指标； 3. 实时监测和调整：根据电机工作状态的变化，实时监测电机的控制性能，并根据需要进行参数调整。

经验调节法的优点是简单易行，但缺点是对操作人员的经验要求较高，并且无法应对系统参数变化和负载扰动等实时变化的情况。

3.2 自适应调节法自适应调节法是根据电机系统的实时状态和反馈信息，自动调节PI参数的方法。

该方法通过建立电机动态模型和参数辨识方法，实现对PI参数的实时调节。

自适应调节法的步骤如下： 1. 建立电机动态模型：根据电机的物理特性和控制要求，建立准确的电机动态模型； 2. 参数辨识：利用实时反馈信号和参数辨识算法，辨识当前工作状态下的电机参数； 3. 参数调节：根据辨识得到的参数，实时调节PI控制器的参数； 4. 控制性能评估和优化：通过实时监测和系统性能评估，优化调节参数，提高电机的控制性能。

基于最大转矩电流比的永磁同步电机自适应滑模控制

基于最大转矩电流比的永磁同步电机自适应滑模控制葛晨阳$孙新程！闫天一#胡继磊#(1.国网江苏省电力有限公司连云港市赣榆区供电分公司，江苏连云港222100；2.国网江苏省电力有限公司高邮市供电分公司，江苏扬州225600)摘要:针对永磁同步电机伺服系统在外部扰动力矩下的速度跟踪控制问题，提出了一种基于最大转矩电流比的自适应滑模控制器。

为了简化计算，采用牛顿！最大转矩电流比对电机交直轴电流的分配，在基础上改进了自适应滑模速度控制器。

为减少滑模控制中的抖振，设计了自适应滑模切换 ° 对比，提控制有效提升了系统的动应能力扰动力。

关键词：永磁同步电机;最大转矩电流比；自适应滑模控制;抗扰动能力0引言内置式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor ,IPMSM )因其体积小、结构简单、功率度高等优点，大应用于电动、出转矩大、动应速的°,统的永磁同步电机大采用的！＞=0的控制，控制于，适于永磁同步电机(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor ，SPMSM)。

于IPMSM 转的，采用!＜=0的控制方提高电机，电流用，提高了系统。

最大转矩电流比(Maximum Torque Per Ampere ，MTPA ) 的控制分利用IPMS M 转子磁路的对称性所的磁阻转矩，提高电机度。

电磁转矩"e电流!＞、!q在的，了计算难度。

文献［1］统的查表法计算不同电磁转矩"e对应的!＞、!q 的值，但是这种大的数据空；文献⑵提出了基于IPMSM 的非线性磁链模型对d 轴磁链电流、g 轴磁链和电流分别拟合，得到相应的转矩程和 MTPA 条件，这种对际系统的运算能力求较高。

滑动模态控制(Sliding Mode Control ，SMC )具有快速响应、对参数扰动变化敏感、参数设计无须系统在线辨识等优点，被大量应用于非线性系统的控制中。

基于自适应逆控制的永磁同步电动机控制系统

（．ｌｇｆｅｈｎｃｌｎｅｔｉＥｎｉｅｒｇＣｈｎｃｕｉｅｓｔｆＳｉｎｅａｄＦｃｎｌｇ，Ｃｈｎｃｕ１ＣｏｌｅｏｃａｉａａｄＥｌｃｒｇｎｅｉ，ｅＭｃｎａｇｈｎＵｎｖｒｉｏｃｅｃｎｅｈｏｏｙｙａｇｈｎ，１０２３０２；
第３卷第１５期
２１年３０２月
长春理工大学学报（自然科学版）
ＪｕｎｌｆａｇｈｎＵｎｖｒｉｆｃｅｃｎｅｈｏｏｙ（ｔｒｌｃｅｃｄｔｎｏｒａｏＣｈｎｃｕｉｅｓｙｏＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇＮａｕａｉｎｅＥｉｏ）ｔＳｉ
中图分类号：ＴＭ３１５文献标识码：Ａ文章编号：１７９７（０２ｌ（）３６６２８０２１）０一）０（７
ｂａｅｎＡｄｐｔｅＩｖｒｅＣｏｔｏｓｄｏａｉｎｅｓｎｒｌｖ
（（Ｎ（ＹｕｉＱＵｎｙｎ，ＩＩＪａｈａ，ＨＵｉｉ。Ｉ）ｌ，ｎＹｏｇｉＵｉｎｕ。Ｈａｂｎ
、ｏ．５Ｎｏ１／１３．
Ｍａ．０ｌｒ２２
基于自适应逆控制的永磁同步电动机控制系统
宫玉琳曲永印，刘建华，，扈海滨。
（１长春理工大学机电：院，长春１０２；２长春理Ｔ大学ｌ程学３０２．
３ｒ罔人民解放．１ｆ摘
于递推最小二乘ＢＩＲ－Ｐ）算法，对永磁同步电动机系统的进行建模、逆建模和自适应控制器的设计。提高了永磁同＇（ＩＢＳ

永磁同步电机及控制策略

永磁同步电机及控制策略1 引言 (1)2 永磁同步电机的数学模型 (1)2.1永磁同步电机的结构 (1)2.2 永磁同步电机的数学模型 (3)3 交流伺服系统的几种主要控制策略 (5)3.1基于稳态模型的控制策略 (5)3.2基于动态模型的控制策略 (5)(1)矢量控制 (5)(2)直接转矩控制 (6)(3)反馈线性化控制 (6)(4)自适应控制 (6)4 永磁同步电机伺服系统的矢量控制 (6)4.1 永磁同步电机中的坐标变换 (8)① Clarke变换 (8)② park变换 (10)i=0控制原理分析 (12)4.2d4.3控制系统结构及原理 (13)4.4 空间矢量脉宽调制(SVPWM)原理 (14)1 引言对于一个完整的交流伺服驱动控制系统，是以电动机为控制对象，以控制器为核心，以功率变换装置为执行机构，在自动控制原理的指导下组成的电气传动自动控制系统。

这类系统控制电动机的转矩、转速和转角，将电能转化为机械能，实现运动机械的运动要求。

对交流伺服驱动控制系统进行研究，首要问题是对控制对象进行准确而完备的数学描述。

随着永磁材料的不断开发及成熟，永磁电动机在交流伺服系统中拥有了越来越重要的地位。

永磁电动机一般在转子或定子上装有永磁磁钢，以产生恒定磁场，由于永磁体可以产生很强的磁场，所以其具有较高的功率密度和较小的体积，从而使得永磁电动机伺服系统具有较高的性能指标，因此被广泛地应用在运动伺服系统中。

2 永磁同步电机的数学模型2.1永磁同步电机的结构三相永磁同步电动机 (PMSM)的特点是用永磁体取代绕线式同步电动机转子中的励磁绕组，从而省去了励磁线圈、滑环和电刷，以电子换向实现无刷运行。

PMSM 的定子与绕线式同步电动机基本相同，要求输入定子的电流仍然是三相正弦的，所以称为三相永磁同步电动机。

永磁同步电动机也由定子、转子和端盖等部件构成。

电机的定子指的是电机在运行时不转动的部分。

定子与普通感应电动机基本相同，也采用叠片结构以减小电动机运行时的铁耗。

基于电流控制环的参数自适应永磁同步电机研究

些工程实例．文献［ —５分别以不同的状态向量３］
为观测器，现了对电机的控制，实但是必须要有电机
确定的状态或者就是带来算法的复杂．了解决与为
克服常规线性控制器不能很好地兼顾动态响应和抗干扰、易受参数变化和负载扰动等不确定因素的影响，者们采用了与智能控制方法相融合的方法，学如滑模控制［、６自适应控制［以及神经网络和重复控］７］制相结合的方法【等．８这些先进算法，有些虽然改进了永磁同步电动机的控制器，高了控制器对机提
第２卷第１ｌ期
２１０１年３月
湖南工程学院学报
ＶｏＩ１Ｎｏ１１２．．
Ｍａ．２１ｒＯ１
ＪｕｎｌｏｎｎＩｓｉｔｆＥｎｉｅｒｎｏｒａｆＨｕａｎｔｔｅｏｇｎｅｉｇｕ
基于电流控制环的参数自适应永磁同步电机研究
收稿日期；０００ —０２１－９７
０引言
永磁同步电动机（ＭＳ具有高气隙磁通、ＰＭ）大转矩惯性、构紧凑以及可靠、控性好、结可功率因数
高等优点，而被广泛用于交流伺服系统．年来，因近
踪设定电流，而增加系统对参数漂移的鲁棒性．从文献［１提出了一种通过辨识转动惯量和摩擦系数实１］

永磁同步电动机单神经元直接模型参考自适应控制

ｏｉｎｅｏｔｏ．ｅｒｏｕｃｉｎｗｓｕｅｏｅｓｒｔｒｓｅｄｔａｋｎｅｔｒＴｅｐｉｎｎｇｅｙｃｒｎｕｒｔｄｃｎｒ１Ａｎｗｅｒｒｆｎｔａｓｄｔｎｕｅｍｏｏｐｅｒｃｉｇｂｔ．ｈｅｍａｅｔｍａｎｔｓｎｈｏｏｓｅｏｅｍｏｏｒｅｗａｒｖｄｔｅｓａｌ．ｈｏｔｌｒｗａｅｙｓｌｎａｙｔｅａｈｅｅｎｔｅｄｇｔｌｃｍｐｔｒＴｅｔｒｄｉｓｐｏｅｏｂｔｂｅＴｅｃｎｒｌｓｖｒｉｅａｄｅｓｏｂｃｉｖｄｏｈｉｉｏｕｅ．ｈｖｏｅｍｐａｓｍｕａｉｎｒｓｌｅｅｌｄｔａｒｐｓｄｍｅｈｄｃｎｅｓｒｔｒｓｅｄｔｃｉｇｑｉｋｙａｄｐｅｉｅｙａｄｈｄｇｏｅ — ｉｌｔｅｕｔｒｖａｅｈｔｏｏｅｔｏａｎｕｅｍｏｏｐｅｒｋｎｕｃｌｎｒｃｓｌｎａｏｄｐｒｏｓｐａｆｒｎｅｏｅｌａｉｕｂｎｅａｔｎａｉｎｏｍａｃｆｔｏｄｄｓｒａｃｔｕｔ．ｈｔｅｏ
ｗｓｏａｎ—ｌｅｔｉｅｙａｇｄｅｔｅｃｎｌｒｈａｅｎｄｒｃｍｄｌｅｒｎｅａａｔｅｃｎｒｌＭＲＣｎｅｉａｄｂｒｉｓｅｔｇｉｍｂｓｄｏｉｔｏｅｒｆｅｃｄｐｉｏｔ（Ａ）ａｄｆｌｎｒｎａｎｄａｏｔｅｅｖｏｉｄ—

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（收稿日期：２００５－１０－１２）
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Mining & Processing Equipment
Analysis to the Interference Factors in Course of Infrared Carbon Monoxide Detection and Study to the Compensation Method.......... ............................................................................HE YuKai et al.(25-27) The paper introduces the structure of a new kind of gas cell with two sight sources and four detectors. It also analyses some factors such as temperature, pressure, gas selectivity, circuit characteristic etc. and its compensation methods. The test result shows that the instrument has high precision, strong anti-interference ability, wide measurement range and online continuously detecting ability. 【Descriptors】Infrared Carbon monoxide sensor Structure of gas cell Interference factor Compensation method Study of the Sound Emission Technique on Forecasting the Coal Seam Cracking and Excessive Gas...........HUANG ShengQuan et al.(28-29) The paper suggests applying sound emission technique to forecast the coal seam cracking and excessive gas, introduces the detection principle for the sound emission, the manufacture method for the sound emission sensor and the processing method for the signal. The technique proved feasible to forecast the coal seam cracking and excessive gas by the test and the actual detection, and it is simple, rapid and exact. 【Descriptors】 Sound emission Coal seam cracking and excessive gas Forecast Loaders & Haulers Current Status and Development of Mining Info Technology(Ⅱ )..... ......................................................................GAO MengXiong(45-51) According to the info from MINExpo 2004 INTERNATIONAL and the others, the paper briefly narrates the application of the info technology in mining industry and its development. 【Descriptors】Mining info technology Sensor technology Communication technology Computer technology Optimization Design and Management Study to the Tramcar Yard on the Sub-Shaft Mouth....................HUANG JingLong et al.(51-53) The paper briefly analyses the layout type and control characteristic of the domestic and foreign tramcar yard on the sub-shaft mouth, designs the loop tramcar yard system with electric rotary disc, which integrates the advantage of loop tramcar yard and the yard with rotary disc, realizes the automatic control to management system for tramcar on the shaft mouth and the loop tramcar yard by PLC technique, guarantees the safety operation o f the system by cont rolling the locking of signals. 【Descriptors】 Sub-shaft Loop tramcar yard Tramcar management system Automatic control PLC Study to the Optimization Configuration between Scrapers and Tramcars in Large-Scale Opencast Mine.......................................... .............................................................CHEN XingMing et al.(54-56) On basis of achieved study results, the paper concludes the ordinary mathematical model for optimizing the configuration between scrapers and tramcars, and studies the factors affecting the model for optimizing the configuration. Computational sample shows that the model is correct and effective, suitable for the configuration between scrapers and tramcars in newly built and rebuilt mine, which could check whether the configuration between scrapers and tramcars is optimal. 【Descriptors】 Scraper Optimization configuration Linear layout Mathematical model Study to the Online Weighing Technique of the Electric Excavator... ...........................................................................JIA YongHong(56-58) The paper primarily analyses the relationship among the excavatorÕs loadings, tension force of the steel rope and the position of bucket, introduces the design thought that applying the programmable controller and the magnetically flexible weighing instrument to form the online weighing system of the electric excavator, which could increase the loading coefficient of the excavator and the burdening accuracy in mining area.【Descriptors】 Mine-used electric excavator Online weighing Magnetically flexible weighing instrument
永磁同步电动机电流自适应控制式中 k ｉ，k ｐ —— 分别为比例系数、积分时间常数在控制过程中，比例系数偏大并保持恒定，则抗干扰性能较差，而且容易引起系统不稳定；针对免疫ＰＩＤ调节器的设计，文献［４］所提出的模型，实际上就是是非线性比例控制器。但当速度偏差很大时，积分器很快就进入了饱和状态，使系统产生超调，此时仅仅调节比例系数效果会不明显，所以除了对其输出进行限幅，以保证逆变器安全运行，还有必要采用变速积分的手段，使偏差大时积分减弱甚至取消，而在偏差小时，加强积分作用；为了使系统获得良好的静动态性能，本文基于免疫机理，根据实时偏差的变化对比例系数进行了调整。整个控制器的结构如图３所示。设系统抗原数量为 Aｇ（t），对应于系统转速误差 Δ v ；机体因为刺激产生抗体 A ｂ（ t ），对应于控制器输出 u（t ）。控制器根据抗原浓度，产生相应的抗体，f１（・）的存在使抗体作用增强，f ２（・）则使抗体作用减弱，两者综合作用，实现比例参数的自适应调整。 kｐ＝ f２（Aｇ（t））－ k１f２（ΔAｂ（t － d））Aｇ（t）（７）式中选取 f １（・）、f ２（・）函数分别为图３免疫ＰＩ控制器结构取得更好的调节品质，具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。为了验证系统抗干扰能力，在０．０４ｓ时突然增加３．５Ｎ・ｍ的负载转矩，速度曲线只出现轻微的波动，如图４ｂ所示。图５为当给定速度变化的情况下的速度响应曲线。图中曲线１为给定转速，曲线２为免图４