观测器

天津大学史婷娜等如何利用滑模观测器准确估

发布时间:2022/5/27 13:56:13   
点击标题下「中国电机工程学报」即可   基于观测器直接获得转子位置的换相点的方法因其电路简单、应用范围广,近年来获得了人们的广泛   本文针对传统滑模观测器的抖振问题,提出了一种利用双曲正切函数来代替传统滑模观测器中符号函数的改进型滑模观测器,并将此观测器引入到无刷直流电机线反电势估计中;同时将线反电势估计值等效为3个虚拟的霍尔信号,由此获得6个离散的换相信号。故所设计的观测器能够削弱由于开关时间和空间上滞后所带来的估计值上下振荡的现象,取得较好的线反电动势观测效果,从而应用于无刷直流电机控制系统时,可以获得良好的稳态控制精度和动态控制性能。3论文重点内容

  在无刷直流电机线电压方程的基础上,将线反电动势作为扩张的状态量,建立了新的状态方程,并将符号函数用一种具有光滑连续特性的双曲正切函数代替,削弱了由于滑模观测器中符号函数的不连续特性造成的系统抖振现象,实现了对线反电势的精确估计,并且避免了微分项对计算误差的放大,保证了换相的正确性,在较宽负载转矩及转速范围内具有较高的观测精度;将观测到的线反电势对应为虚拟的霍尔信号,并建立实际霍尔信号以及虚拟霍尔信号之间的对应关系,确立无刷直流电机在换相过程中所需的6个离散的位置信号,进而实现无刷直流电机无位置传感器控制。

图1改进型滑模观测器框图

图2传统滑模观测器与改进型滑模观测器实验结果对比

4结论

  1)提出的改进型滑模观测器削弱了传统滑模观测器的抖振现象,保证了换相的正确性,在较宽负载转矩及转速范围内具有较高的观测精度。

  2)根据改进型滑模观测器建立的虚拟霍尔信号可直接获得换相点,从而取消了中性点电压检测、固定相移电路和换相角的计算。

  3)通过仿真和实验验证,提出的无刷直流电机无位置传感器控制可以使无刷直流电机有较好的稳态控制精度和动态控制性能。

引文信息

史婷娜,肖竹欣,肖有文,等.基于改进型滑模观测器的无刷直流电机无位置传感器控制[J].中国电机工程学报,,35(8):-.

ShiTingna,XiaoZhuxin,XiaoYouwen,etal.ApositionsensorlesscontrolstrategyforBLDCMbasedonanimprovedslidingmodeobserver[J].ProceedingsoftheCSEE,,35(8):-(inChinese).

作者简介

  史婷娜(),女,博士,教授。研究方向为电机系统及其控制,主持科研项目:子课题、国家自然科学基金、天津市应用基础及前沿技术研究计划、天津市应用基础研究计划、横向科研项目等,主获奖项:国家科技进步二等奖、教育部科技进步一等奖、天津市科技进步一等奖。

  肖竹欣(),女,硕士。研究方向为无刷直流电机控制。

  肖有文(),男,博士。研究方向为电机系统及其控制、电力电子。

  夏长亮(),男,博士,教授。国家杰出青年科学基金获得者,长江学者特聘教授,计划首席科学家。研究方向为电机系统及其控制、电力电子与电气传动。

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