永磁同步电机全速范围内无传感控制策略研究
发布时间：2020-12-12 00:38
目的为了提高自动化包装生产线的产品效率和质量,改善永磁同步电机无速度传感器矢量控制系统的性能,针对电机运行于低速时反电动势不易检测以及高速位置精度较低的问题,设计一种基于高频方波注入法和改进滑模观测器的复合观测器。方法在低速时采用高频方波信号注入法来实现对转子位置信息的估计,在中高速时采用改进的滑模观测器来估计转子位置,通过引入双边界层切换函数和可变滑模增益来加快收敛速度和减小抖振,同时设计基于单神经元PI的锁相环用来解析转子信息,进而提高速度和位置,估计精度。结果通过与单一的算法进行对比分析,发现复合观测器的位置估算精度得到了提高。结论 Matlab/Simulink仿真实验以及实物验证结果表明,和传统的算法相比,该算法具有位置估计精度高、鲁棒性好等优点。
【文章来源】：包装工程. 2020年17期 第171-181页 北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
改进滑模观测器结构
?211[cossin]()22Jeeek(15)使连接权值W(k)的分量pk,ik沿着J的减小趋势调整，即对2W(k)，3W(k)的负梯度方向进行搜索。22rr2()[/()]()[sin/()][()/()]()(()(1))WkJWkekekkWkekekek(16)33rr3()[/()]()[sin/()][()/()]()()WkJWkekekkWkekek(17)式（16—17）为单神经元的权值改变公式，在自适应过程中pk,ik自动进行调整。2.5高频方波注入法设计高频方波注入法的原理见图5，和脉振高频电压信号注入法相似，在d轴上注入幅值为V的方波电压。图5高频方波注入原理Fig.5Schematicdiagramofhighfrequencysquarewaveinjection注入高频信号的频率为10kHz，选择与逆变器的开关频率相同，见式（18）。dq(1)0niiuVu(18)式中：n为采样序号，频率为2倍的开关频率；diu，qiu分别为注入在d轴、q轴的高频电压信号。高频方波注入下的PMSM电压方程为：dqddqddiiiuLt(19)
k，这样就会加快到达滑模面的速度。当系统状态接近滑模误差面的时候，误差较小，增益为k|e|/(|e||e|)，基本上接近于0，可以减小系统抖动。由此可知，设计的改进滑模增益既能够减小系统抖动，也具有较快的收敛速度。2.4采用单神经元锁相环对转子位置进行估算基于传统PI调节的锁相环，因其算法方便、可靠、参数容易调整等受到广泛应用。由于PMSM是一个非线性、强耦合的模型，转速位置估计易受内部参数或外界扰动的影响，传统的PI不能满足其精度的要求，所以文中提出单神经元PI锁相环，见图3。图3单神经元PI锁相环原理Fig.3BlockdiagramofsingleneuronPIPLL单神经元PI结构见图4，该网络结构简单，包含3个输入节点和1个输出节点，r(k)为单神经元PI的输出；r(k1)，e(k)e(k1)，e(k)为单神经元PI控制器的输入，对应的权值分别为1，kp，ki，采取反向传播算法自动调整PI参数。图4单神经元PI算法Fig.4SingleneuronPIalgorithm输入层神经网络的输入，见式（12）。1r(23()1)()()(1)()()XkkXkekekXkek(12)输入层神经元采用比例为1的线性函数，其输出与输入相同，输出层采用1个神经元，输入见式（13）。1122331p2i3()()()()()()=()()()IWkXkWkXkWkXkXkkXkkXk(13)输出层神经元使用线性的限幅函数，见式（14）。rmaxrmaxrrmaxrminrmax()||IkIII≤(14)设性能指标为：211[cossin]()22Jeeek(15)使连接权值W(k)的分量pk,ik沿着J的减小趋势调整，即对2W(k)，3W(k)的负梯度方向进?
本文编号：2911519
【文章来源】：包装工程. 2020年17期 第171-181页 北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
改进滑模观测器结构
?211[cossin]()22Jeeek(15)使连接权值W(k)的分量pk,ik沿着J的减小趋势调整，即对2W(k)，3W(k)的负梯度方向进行搜索。22rr2()[/()]()[sin/()][()/()]()(()(1))WkJWkekekkWkekekek(16)33rr3()[/()]()[sin/()][()/()]()()WkJWkekekkWkekek(17)式（16—17）为单神经元的权值改变公式，在自适应过程中pk,ik自动进行调整。2.5高频方波注入法设计高频方波注入法的原理见图5，和脉振高频电压信号注入法相似，在d轴上注入幅值为V的方波电压。图5高频方波注入原理Fig.5Schematicdiagramofhighfrequencysquarewaveinjection注入高频信号的频率为10kHz，选择与逆变器的开关频率相同，见式（18）。dq(1)0niiuVu(18)式中：n为采样序号，频率为2倍的开关频率；diu，qiu分别为注入在d轴、q轴的高频电压信号。高频方波注入下的PMSM电压方程为：dqddqddiiiuLt(19)
k，这样就会加快到达滑模面的速度。当系统状态接近滑模误差面的时候，误差较小，增益为k|e|/(|e||e|)，基本上接近于0，可以减小系统抖动。由此可知，设计的改进滑模增益既能够减小系统抖动，也具有较快的收敛速度。2.4采用单神经元锁相环对转子位置进行估算基于传统PI调节的锁相环，因其算法方便、可靠、参数容易调整等受到广泛应用。由于PMSM是一个非线性、强耦合的模型，转速位置估计易受内部参数或外界扰动的影响，传统的PI不能满足其精度的要求，所以文中提出单神经元PI锁相环，见图3。图3单神经元PI锁相环原理Fig.3BlockdiagramofsingleneuronPIPLL单神经元PI结构见图4，该网络结构简单，包含3个输入节点和1个输出节点，r(k)为单神经元PI的输出；r(k1)，e(k)e(k1)，e(k)为单神经元PI控制器的输入，对应的权值分别为1，kp，ki，采取反向传播算法自动调整PI参数。图4单神经元PI算法Fig.4SingleneuronPIalgorithm输入层神经网络的输入，见式（12）。1r(23()1)()()(1)()()XkkXkekekXkek(12)输入层神经元采用比例为1的线性函数，其输出与输入相同，输出层采用1个神经元，输入见式（13）。1122331p2i3()()()()()()=()()()IWkXkWkXkWkXkXkkXkkXk(13)输出层神经元使用线性的限幅函数，见式（14）。rmaxrmaxrrmaxrminrmax()||IkIII≤(14)设性能指标为：211[cossin]()22Jeeek(15)使连接权值W(k)的分量pk,ik沿着J的减小趋势调整，即对2W(k)，3W(k)的负梯度方向进?
本文编号：2911519
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