交流感應(yīng)電動機(jī)無速度傳感器的高動態(tài)性能控制方法綜述

1、 電氣傳動2001年第3期交流感應(yīng)電動機(jī)無速度傳感器的高動態(tài)性能控制方法綜述清華大學(xué)楊耕上海大學(xué)陳伯時摘要:實用化的、, 。最后, 關(guān)鍵詞:M for the Speed Sen sor -less Con trol of I nduction M otorYang Geng Chen Bo sh iAbstract :T h is paper analyzes theo retical po ints of the i m p lem entati on fo r h igh perfo r m ance contro l of in 2ducti on mo to r w ithout s

2、peed senso r . A fter that , typ ical app roaches of the contro l strategy , w h ich are used in p ractical p roducts o r are being developed recently , are p resented and the characteristic of each app roach is dis 2cussed . F inally , som e unso lved p roblem s being researched as w ell as the dev

3、elop ing po tentials are introduced .Keywords :contro l of inducti on mo to r speed senso r 2less to rque contro l flux observer speed identifica 2ti on1前言交流感應(yīng)電機(jī)的無速度傳感器高動態(tài)性能控制, 是為了實現(xiàn)與有速度傳感器的矢量控制(或直接轉(zhuǎn)矩控制 相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩和速度性能的方案, 被用于無法設(shè)置速度傳感器的設(shè)備或新一代高性能通用變頻器之中1, 2。相關(guān)的理論與技術(shù)也成為近10年來交流傳動領(lǐng)域的熱門研發(fā)內(nèi)容之一。無速度傳感器矢量控制(或直接轉(zhuǎn)矩

4、控制 系統(tǒng)由圖1所示的3個環(huán)節(jié)構(gòu)成。即:速度調(diào)節(jié)器; 磁鏈和轉(zhuǎn)矩控制器; 速度推算或辨識器(含磁鏈計算或觀測 。本文主要綜述在無速度傳感器的前提下, 具有速度反饋控制環(huán)的矢量控制方案(V C 和直接轉(zhuǎn)矩控制方案(D TC , 而不討論諸如“V F 控制+為補(bǔ)償負(fù)載變動的滑差補(bǔ)償”等只考慮靜態(tài)的方法。本文在介紹各種方法的同時, 綜述其理論要點和實際應(yīng)用中的特點、介紹所應(yīng)用的廠家, 從中總結(jié)出實現(xiàn)高動態(tài)性能控制的要點及主要成果。最后, 介紹當(dāng)前幾個研究熱點問題。圖1無速度傳感器控制系統(tǒng)構(gòu)成2控制方法211方法分類的出發(fā)點對于環(huán)節(jié), 需要控制轉(zhuǎn)矩和磁鏈。由此可以分為:a 以轉(zhuǎn)子磁鏈定向控制為基礎(chǔ)的矢

5、量控制策略。目前常用的有計算滑差頻率的被稱為間接法(I V C 和把狀態(tài)觀測器觀測到的轉(zhuǎn)子磁鏈進(jìn)行反饋控制的直接法(DV C 。b 以控制定子磁鏈為特點的, 被稱之為直接轉(zhuǎn)矩控制策略(D TC 。環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)依存于環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)。實際上在計算或推定速度值時, 常常也要獲得(計算或觀測 磁鏈(轉(zhuǎn)子的或是定子的 值。因此, 按其理論上的特點, 可以把獲得轉(zhuǎn)速和磁鏈的方法大致分3一般地, 由轉(zhuǎn)矩控制環(huán)及速度控制環(huán)構(gòu)成的 電氣傳動2001年第3期為兩大類。一是利用電機(jī)的狀態(tài)方程進(jìn)行計算的方法, 敘述于212。二是利用自適應(yīng)狀態(tài)觀測器觀測磁鏈并辨識轉(zhuǎn)速的方法(214 。還有一些方法是這兩類方法的變型, 敘述于

6、213。作為本文分析的基礎(chǔ), 列出在兩相靜止坐標(biāo)軸, 上的方程式如下3M M定子方程v M s =R s i s +p 7sM M轉(zhuǎn)子方程0=R r i M r +(p +J r 7r M M 定子磁鏈7M s =L s i s +M i r M M 轉(zhuǎn)子磁鏈7M r =M i s +L r i rM M T式中v M 定子電壓, v M s s =v s , v s M M T i M 定子電流, i M s s =i s , i s M T 7M , M s s s T 7M r =, r 在這一類的實現(xiàn)中, 矢量控制部分由于采用M該I V C , 需要進(jìn)行電流反饋和7rd =con st

7、 的控制。方法計算量較小, 易于實現(xiàn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2。為東芝5、日立6、富士7的早期產(chǎn)品所用。存在的問題有:由于不能保證在動態(tài)過程中矢量控制是否能正確實現(xiàn), 所以不能保證動態(tài)特性; 低速時, 由于E M r 的值很小, 難以按式(7 準(zhǔn)確算出, 所以低速特性不好。(1 (2 (3 (4M r p =d t J =01- 1圖2基于反電勢計算的轉(zhuǎn)速21212在D TC 中使用的速度估算法812也可以改寫為電壓和電流模型方程4M M M p 7r =(L r M v s -(R s +L s p i s p 7Mr(5 (6由D epenb rock 所倡導(dǎo)的從控制定子磁鏈出發(fā)的方法, 由于在結(jié)構(gòu)

8、上有明顯的轉(zhuǎn)矩環(huán)而被稱之為直接轉(zhuǎn)矩控制(D TC 。另外, 由于控制的是定子磁鏈恒定, 因此轉(zhuǎn)矩和磁鏈閉環(huán)為非線性控制環(huán), 一般地閉環(huán)為“砰2砰”控制。參考文獻(xiàn)8通過計算和控制電機(jī)的定子側(cè)1來得磁鏈7s , 再用計算出的定子磁鏈的頻率r 。到M M7s =(v s -R s i s d tM 7r =(L r M (7s -L s i s r =tan -1(7r 7r =(-1 r +J 7+(M r iMrM rM s在本文中, 上角字母M 為電機(jī)參數(shù)或變量, 3為指令或設(shè)定, 為推算值, T 為矢量或矩陣的轉(zhuǎn)置。212基于電機(jī)狀態(tài)方程的計算21211利用反電勢計算轉(zhuǎn)速47(9 (10 (

9、11 (12 (13在轉(zhuǎn)子磁鏈定向的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)d , q 上(d , q 分別為同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的勵磁軸和轉(zhuǎn)矩軸 , 由式(5 電壓模型可得M M E r =(M L r (p +J 1 7rM=v M s -R s +L s (p +J 1 i s(71=d r d tM M M T =n p (7s i s -7s i s M 2r =n p (1-R 3r T 7r (L s L r 式中=1-M 21同步(定子 頻率M M TE M 反電勢, E M r r =E rd , E rq M M T 7M 轉(zhuǎn)子磁鏈, 7M r r =7rd , 7rq r , 1時, 為了簡化算式, 假定矢

10、量控制已在估算式中, n p 為極對數(shù)。算式所用到的參數(shù)為R s , R r ,L s , L r , M 。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3。由于轉(zhuǎn)矩的控制由“砰2砰”控制得到。該方法可得到較好的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。此外, 定子磁鏈、轉(zhuǎn)矩和滑差頻率的計算量不太大。這種12方法被東洋電機(jī)11、ABB 用于產(chǎn)品。但由積分器引起的零漂對系統(tǒng)的低速特性影響大。此外, 雖然D TC 方法可實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩?zé)o差, 但若作轉(zhuǎn)速反饋閉環(huán)需用到式(13 中的轉(zhuǎn)子電阻, 則控制精度也受轉(zhuǎn)子電阻變化的影響。21213計算磁鏈時的混和算法9, 11, 13基于式(5 電壓模型計算磁鏈定向需進(jìn)行積被實現(xiàn), 則由于轉(zhuǎn)子磁鏈的反饋控制在穩(wěn)態(tài)時有M 37M

11、rq =0, 7rd =con st =7rd 。于是M 31=(L r M E rq 7rdr =1-3sl p(83上式的E M rq 由式(7 可得, 而轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差頻率sl p 和磁鏈73。計算時所用的參rd 由矢量控制器中給出數(shù)為R s , R r , L s , L r , M 。4 電氣傳動2001年第3期類方法為214所述方法的簡化。21311基于轉(zhuǎn)矩電流誤差推算轉(zhuǎn)速1416在參考文獻(xiàn)14中, 假定矢量控制可使i M sd =i sd 或73Mrd=73rd, 可以用下式所表達(dá)的轉(zhuǎn)矩電流誤(15差來推算轉(zhuǎn)速3M r =(K p +K I p (i sq -i sq 圖3直接轉(zhuǎn)矩控

12、制系統(tǒng)的構(gòu)成分運算, 而基于式(6 電流模型計算時精度又受轉(zhuǎn)子電阻變化的影響。參考文獻(xiàn)13提出將前者和在I V C 合起來, 使得在低速段主要由式(6 導(dǎo)作用, (用。參V C 方案, 參考文獻(xiàn)9將式(9 的積分改為數(shù)字式低通濾波器(L PF , 并且L PF 的時間常數(shù)和增益隨同步頻率而變。這一思路同214變極點的觀測器的思路一致。此外參考文獻(xiàn)9采用圖4所示的切換, 在低速和起動時對式(14 所示的滑差頻率進(jìn)行積分作為定子磁鏈7s 的相角, 在中高速段則按式(9 計算相角。M3(14 sl p =3(3M r 7sd -L s i sq 式中計算用轉(zhuǎn)子時間常數(shù)由圖4知, 2個狀態(tài)之間的切換并

13、不連續(xù), 因此速度有跳變的現(xiàn)象 。3r式中K p , K I P I 參數(shù)P I 控制保證了r 趨于真值時電流誤差為零。3為了保證7M rd =7rd , 式(5 計算M, 14采7r Mr p 7r 組合的變7r3M(1+T C p 7r =7r +T C (p 7r 3M在穩(wěn)態(tài)時有7r =7r =7r(16式中T C 是一階L PF 的時間常數(shù)。而p 7M r 由式(5 計算。該方法用到的參數(shù)為R s 、L s 、L r 、M , 而R r 在I V C 中被用到。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖5 。圖5基于轉(zhuǎn)矩電流誤差推算轉(zhuǎn)速本方法被用于安川14、日立15、明電舍16的一部分產(chǎn)品之中。由式(16 可知,

14、該方法同樣也存在低速問題。此外, 由于T C 為常數(shù), 式(16 的極點不隨電機(jī)的極點的變化而變化, 不能保證系統(tǒng)在整個調(diào)速范圍有較好的動態(tài)性能。21312基于串聯(lián)雙模型所計算出的電壓誤差方法17, 18為了避免對轉(zhuǎn)子磁鏈作積分運算。參考文獻(xiàn)圖4I V C 和DV C 的切換圖9對于D TC 方式, 參考文獻(xiàn)11先用式(6 計算轉(zhuǎn)子磁鏈7r 以避免積分運算, 然后按下式換算出定子磁鏈M 7s =L s i s +(M L r 7r213基于實際量與計算量之間的誤差推算方法17采用圖6所示的結(jié)構(gòu), 用實際電壓與觀測器的輸出電壓之間的誤差來推算轉(zhuǎn)速, 即M v s =(R s +L s p i s

15、 +(M L r p 7r(17r 與實際轉(zhuǎn)從物理概念看, 推算的電機(jī)轉(zhuǎn)速速M r 之間的誤差, 一定會引起指令轉(zhuǎn)矩與實際轉(zhuǎn)矩(或轉(zhuǎn)矩電流分量 或指令勵磁與實際勵磁(或勵磁電流分量 之間產(chǎn)生誤差, 可以用這些誤差去r , 其結(jié)果將實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩?zé)o差控制。事實上, 這推算圖6基于串聯(lián)雙模型的推算5 電氣傳動2001年第3期M r =(K p +K I p ( v 1 - v 1 (18 2 基于M RA S 方法構(gòu)成全階的自適應(yīng)觀測式中, K P 、為絕對值符號。K I 為P I 參數(shù), “ ”這類方法實際上已有了M RA S 方法的思想。但文中對穩(wěn)定性討論不夠。一個更好的算法見參考文獻(xiàn)1821313

16、以電壓方程為參考模型的M RA S 方法19, 20如果把速度推定歸結(jié)為參考辨識, 則可以用模型參考自適應(yīng)理論(M RA S 來構(gòu)筑能夠辨識速度的系統(tǒng)。在這種情況下系統(tǒng)為非線性系統(tǒng), 于是可用波波夫的超穩(wěn)定理論在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下推導(dǎo)出辨識算法。如圖7所示, (5 考模型, r , 從而使兩器從而得到可保證系統(tǒng)漸進(jìn)穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速辨識算法。M T對于以i M 為狀態(tài)方程的電機(jī)模型s , 7r T(20 , 全階觀測器的變量為i s , 7r , 方程式為式(21 。p pi sM M ri 77=Ai sM Mrs=Ai 7+B 1v 1M(20sB M M1G (i s -i s (21r 將趨

17、于M, 則此時的r 。由于參考文獻(xiàn)19, 20采用了波波夫超穩(wěn)定理論推導(dǎo)出式(19 并證明了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性, 在行業(yè)中引起了較大的反響。參考文獻(xiàn)19按下式推算轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速M M r =(K P +K I p (7r 7r -7r 7r B 1G 狀態(tài)觀察器增益矩陣如圖8所示, 系統(tǒng)依據(jù)狀態(tài)i M s 與i s 之間的誤r 趨向真值的同時, 使?fàn)顟B(tài)差, 在調(diào)節(jié)辨識參數(shù)Ti s , 7r 趨向真值。(19為了避免用式(5 求解轉(zhuǎn)子磁鏈7M r 時的積分運算, 參考文獻(xiàn)19也采用了“反電勢+L PF ”的物理量來替代對磁鏈的計算。由此, 這一方法也難以解決低速問題。該方法被用于三菱的一部分產(chǎn)品之中20。

18、圖8基于自適應(yīng)觀察器的M RA S 方法21411滑模觀測器(Sliding O b server 21參考文獻(xiàn)21的作者在以前研究過的采用H 理論設(shè)計的滑模觀測器的基礎(chǔ)上構(gòu)成了能滿足李雅普諾夫函數(shù)的辨識算法r =g k 0k 1sgn (i s -i s J 7r d tMT(22圖7以電壓方程為參考模型的M RA S214基于自適應(yīng)全階狀態(tài)觀測器的M RA S 方法式中g(shù) 觀測器增益k 0=L s L r Mk 1滑?？刂破鞯脑鲆娲怂惴愃朴谙乱粋€方法中的算法。實驗結(jié)果顯示, 系統(tǒng)由于采用H 來設(shè)計觀測器的極點, 因此, 具有較強(qiáng)的抗干擾性。21412L ueberger 觀測器(L SO

19、 2225從控制理論的觀點出發(fā), 未知的電機(jī)狀態(tài)量(或參數(shù) 為轉(zhuǎn)速和磁鏈(定子的或轉(zhuǎn)子的 , 這些都可以用一個狀態(tài)觀測器獲得。把轉(zhuǎn)速作為參數(shù)來辨識使得觀測器呈線性。以下的兩個理論上的突破使得采用該觀測器的實際系統(tǒng)得以實現(xiàn)。1 變極點的狀態(tài)觀測器。由電機(jī)的狀態(tài)方程知, 電機(jī)的極點隨轉(zhuǎn)速而移動。為了保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速在任意狀態(tài)下觀測器的穩(wěn)定性, 需要采用變極點的狀態(tài)觀測器。即該狀態(tài)觀測器的極點為轉(zhuǎn)速的函數(shù), 并一直保持在電機(jī)的極點的左側(cè)。6該系統(tǒng)是在全階的觀測器基礎(chǔ)上構(gòu)筑同時可辨識作為參數(shù)的電機(jī)轉(zhuǎn)速的辨識環(huán)節(jié)。理論及實驗證明按式(21 和式(23 構(gòu)成的該系統(tǒng)可以在同步頻率1=0以外的任意轉(zhuǎn)速和任意負(fù)載

20、條件下穩(wěn)定運行。r =(K P +K I T M p (7r J (i s -i s 式中K P 、K I 調(diào)節(jié)器的參數(shù)(23 電氣傳動2001年第3期上式可變換為M r =(K P +K I (24 p (T -T M式中T r 、T 輸出轉(zhuǎn)矩的估計值和實際值該式反映了式(23 的物理意義。由式(23 看出, 所用的是轉(zhuǎn)子磁鏈的觀測值, 而不是微分值或是“微分+L PF ”。此外, 由于感應(yīng)電機(jī)在任何狀態(tài)下都至少有電流的勵磁分量, 所以可保證上式總有輸入激勵。試驗證明, 該方法在全速域的穩(wěn)定性及動態(tài)特性較好, 但運算復(fù)雜, 需要用高級的微處理器。參考文獻(xiàn)25在系統(tǒng)采用波波夫超穩(wěn)定理論證明系統(tǒng)

21、的漸近穩(wěn)定性的同時, 測器增益的值域, 此外, 但是, 對于轉(zhuǎn)子電阻所引起的速度辨識誤差如下式所示。此方法可用于有速度傳感器系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子電阻的辨識。r -Mr =r333(25 =(R M r -R r sl p R r 事實上電機(jī)的狀態(tài)之一的磁鏈可以選轉(zhuǎn)子磁鏈, 也可以選定子磁鏈。兩者關(guān)系如式( 3 、式(4 所示。但已發(fā)表的文章皆集中于選轉(zhuǎn)子磁鏈為狀態(tài)變量。目前還沒有看到基于定子磁鏈的控制系r , 7s 。統(tǒng)中采用自適應(yīng)觀測器來推定和辨識但如果僅基于狀態(tài)方程去辨識包括零速在內(nèi)的全速度領(lǐng)域的速度值, 則有可能還需利用自適應(yīng)全階觀測器的思路。215其它2629此外, 還有利用“注入高次諧波”、以

22、獲取轉(zhuǎn)速信息的方法26、利用由轉(zhuǎn)子槽產(chǎn)生的諧波和快速富里埃變換的方法27、利用“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”去估算速度的方法28和擴(kuò)展卡爾曼濾波器的方法EKF 29。在參考文獻(xiàn)29中, 轉(zhuǎn)速M r 被考慮成狀態(tài)變量, 因此交流電機(jī)的狀態(tài)方程呈非線性。該文對方程線性化以后使用擴(kuò)展卡爾曼濾波器。線性化時假定在采樣期間M r =con st 。遺憾的是論文并沒有給出系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析。參考文獻(xiàn)3對完全按方程計算速度(SE 3, 第21313節(jié)的M RA S 19, 第21412節(jié)的L SO 22和EKF 方法29, 采用下列指標(biāo)進(jìn)行了仿真評價:1 穩(wěn)態(tài)誤差(S T E :Steady State E rro r ;2

23、動特性(DB :D ynam ic B ehavi o r ;3 低速特性(L S :L ow Speed Operati on ; 4 參數(shù)靈敏度(P S :Param eters Sen sitivity ; 5 抗噪音(N S :N o ise Sen sitivity ;6 構(gòu)成系統(tǒng)復(fù)雜度(C :Com p lex (指要憑經(jīng)驗設(shè)計參量的多少 ;7 計算量(CT :Com pu tati on T i m e 。結(jié)果為表1。由此表看出基于自適應(yīng)狀態(tài)觀S L SO E K FT EDBSCCT212331234222212442123243425注:好:1, 較好:2, 一般:3, 較差

24、:4, 差:53幾個研究熱點311同步轉(zhuǎn)速為零時的收斂30及低速的穩(wěn)定運行最近發(fā)現(xiàn), 在同步轉(zhuǎn)速為零時若有負(fù)載使得系統(tǒng)處于制動狀態(tài)運行, 即使是性能較好的全階自適應(yīng)狀態(tài)觀測器(L SO 的方法也不能使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子磁鏈?zhǔn)諗康秸嬷?。如圖9所示, 此時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為滑差頻率。實際上, 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速估計式(23 只包含了電機(jī)定子電流項。而由于在同步轉(zhuǎn)速為零的狀態(tài)下, 轉(zhuǎn)子磁鏈的變化并不能反映到定子電流中。所以只由定子電流來構(gòu)成估計方程, 勢必在該狀態(tài)下不能達(dá)到無靜差的估計。為了解決這一問題, 可采用增加新的輔助激勵或?qū)ふ倚碌谋孀R算法等方法。圖931=0時的制動狀態(tài)此外即使是電動狀態(tài), 在低速區(qū)域?qū)е孪到y(tǒng)不

25、易正常運行的因素還有多種。1 利用已有的電機(jī)電壓電流信號來推算轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的各種算法, 其收斂的速度基本上正比于同步頻率。因此極低速時由其構(gòu)成的速度閉環(huán)難以滿足較高的動態(tài)要求。7電氣傳動2001 年第 3 期 2 PWM 波形的輸出電壓由于量化誤差、 死 區(qū)時間、 管壓降等原因已變得三相不平衡并難以 準(zhǔn)確地得到, 也使得三相電流嚴(yán)重畸變并且不平 衡。 需 要 經(jīng) 濟(jì) 有 效 的 方 法 快 速 檢 測 輸 出 電 壓。 3 通用電機(jī)的低速特性如 M 電感等發(fā)生了 變化, 需要量化其變化并改善其影響。 312定、 轉(zhuǎn)子電阻變化的補(bǔ)償 以上只是考慮了辨識轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的問題。 由于 電機(jī)的參數(shù)的變化特別是定

26、子電阻和轉(zhuǎn)子電阻的 變化會直接影響到系統(tǒng)的動靜態(tài)特性, 還希望在 線同時辨識定子電阻和轉(zhuǎn)子電阻。 已有同時辨識 定子電阻與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的研究成果 22 。若同時辨識 轉(zhuǎn)子 電 阻 與 轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn) 速, 需 要 增 加 新 的 輔 助 激 勵 。也有用定子電阻的變化來估算轉(zhuǎn)子電阻的 變化的方法 31 。實際上, 采用M RA S 的方法可同 24 對 于 無 速 度 傳 感 器 下 的 I C、 DV C 或 V D TC 方法, 轉(zhuǎn)矩控制皆是靜態(tài)無差, 但速度的計 算誤差正比于轉(zhuǎn)子電阻的真值與計算值之間的誤 差。 所有的方法都要用到電機(jī)的參數(shù) (R s、R r、 L s、 r 。一部分論文對電機(jī)參

27、數(shù)變化的影響作了 L 分析。 尚需深入分析參數(shù)變化對各種系統(tǒng)的定量 性的影響。 有關(guān)參數(shù)的離線檢測已有許多方法。 但 需研發(fā)更有效的在線檢測方法。 進(jìn)一步改善系統(tǒng)的低速特性是一個難點, 也是研發(fā)工作的熱點。 希望有新的思路和辦法。 參考文獻(xiàn) 1 R ajashekara K et a l. Sen so rless Con tro l of A C M o to r D rives, 2陳杰, 李永東 1 異步電動機(jī)控制策略及無速度傳感器系統(tǒng)綜 3 Ilas C et a l. Com p arison of D ifferen t Schem es w ithou t Shaft 4 大谷

28、他 1 速度 5 宮崎 1 6戶張 他 1 速度 M easu rem en t. 7 T ajim a H et a l. Sp eed Sen so r2less V ecto r Con tro lM ethod fo r an Indu strial D rive System. Conf. R ec. Sp eed and Po sition Sen so r2less O p eration. IEEE p ress, 1996 采用全階的自適應(yīng)狀態(tài)觀測器同時觀測轉(zhuǎn) 子磁鏈和辨識轉(zhuǎn)速的方法, 其綜合指標(biāo)較優(yōu)。 隨 著具有較好的價格性能比的浮點小數(shù)運算的 D SP 的采用, 該方法可

29、被產(chǎn)業(yè)化。 全階的自適應(yīng)狀態(tài)觀測器可用于無速度傳感 器系統(tǒng)的速度辨識, 也可用于有速度傳感器系統(tǒng) 的轉(zhuǎn)子電阻的辨識。 8 時完成多個參數(shù)的辨識。 但要保證參數(shù)估計和狀 態(tài)觀測同時收斂于各自的真值。 313計算 ( 辨識 出的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速構(gòu)成速度閉環(huán)時 系統(tǒng)的穩(wěn)定性 一些論文討論了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的計算 ( 辨識 單 元的穩(wěn)定性問題。 而對于用計算 ( 辨識 出的轉(zhuǎn) 子轉(zhuǎn)速構(gòu)成速度閉環(huán)時的系統(tǒng), 由于系統(tǒng)的復(fù)雜 性, 多用試驗驗證其穩(wěn)定性, 而缺少從理論上的 較為嚴(yán)格的證明 30, 32 。 4結(jié)論 ham a, 1995: 1034 1039 1 本文歸納了一些主要方法的特點。 由此, 8Xu X, N

30、ovo tny D W. I p lem en tation of D irect Stato r F lux m O rien tation Con tro l on a V ersatile D SP Based System. IEEE 反映出在構(gòu)成系統(tǒng)時, 需要根據(jù)應(yīng)用對象對速度 算法的低速特性或動態(tài)特性等的不同要求, 和所 采用的 D SP 的能力, 選擇較為合適的方法。 2 從理論的角度有以下幾點總結(jié), 供讀者參 考。 無速度傳感器的高動態(tài)性能控制 ( 矢量控 制, 直接轉(zhuǎn)矩型等 需要推算轉(zhuǎn)子的速度。 而推 算轉(zhuǎn)速的關(guān)鍵是如何獲得 ( 計算或觀測 間接或直 接地 磁鏈 ( 轉(zhuǎn)子的或

31、是定子的 值。 9 Bo se B K, Sim oes M G. Sp eed Sen so r2less H yb rid V ecto r 10Baader U et a l. D irect Self Con tro l (D TC of Inverter2Fed Induction M ach ine: A Basis fo r Sp eed Con tro l w ithou t Sp eed tion M o to r U sing the Sp eed E stim ation T echn ique. Conf. 13 Sinnaka S. N ew H yb rid V e

32、cto r Con tro l fo r Induction M o to r w ithou t V elocity and Po sition Sen so rs. J ap anese: IEEE of Con tro lled Induction M o to r D rive. Conf. R ec. IEEE 2I S A 95, 1995: 137 143 11 iyash ita, I Om o ri Y. A N ew Sp eed O b server fo r an Induc2 M 12 J am es N. N ash. D irect To rque Con tro

33、 l, Induction M o to r V ec2 to r Con tro l w ithou t an Encoder. (2 : 333 341 IEEE, 述 1 中國 EA CS 第 9 屆學(xué)術(shù)年會論文集 1998: 29 40 IECON 94, 1994: 1579 1588 一 505 國大會, 1991, (S- 9- 5- 2 日本平 6 年電氣學(xué)會全國大會, 1994, (1644 . Sen so rs fo r F ield O rien ted Con tro l D rives Conf. R ec. IEEE 2 制御電動機(jī)± I S227, 1

34、991, (4 : 694 700 A R ec. EPE93, 1993: 349 353 J ap an T ran s. 1998, 1182 (7 8 : 843 854 D 低感度化 1 日本電學(xué)論 D , 1990, 110 (5 : 497 IEEE, I S228, 1992, (3 : 581 588 A 速度制御應(yīng)用 1 日本平 3 年電氣學(xué)會全 制御高應(yīng)答化檢討 1 ( 下轉(zhuǎn)第 22 頁 IEEE PCC, Yoko 2 I S233, 1997, A 電氣傳動2001 年第 3 期 數(shù)據(jù)上看, 當(dāng)負(fù)載較大時, 采用一階滑模控制器的 系統(tǒng)存在很大的靜差, 難以達(dá)到高的定位

35、精度。 而 采用混合型控制器的系統(tǒng)可獲得無差響應(yīng)特性, 可滿足高精度伺服控制的要求。 的動、 靜態(tài)性能, 在工程中有著廣泛的應(yīng)用前景。 參考文獻(xiàn) 1 Belhocine M et a l. Robo t Con tro l U sing a Slid ing M ode. In ter2 national Sym po sium on In telligen t Con tro l, 1997, (16 - 18 : 361 366 2 Chang L iang W ey et a l. A V ersatile Slid ing Con tro l w ith a Second 2 rder

36、 Slid ing Cond ition. Am erica con tro l conference, o 1994: 54 55 138 H igh Perfo rm ance Sen so r2less Induction M o to r D rives. Conf. R ec. IPEC 2Tokyo 2000: 1063 1068 3 Chang L iang W ey et a l. A Robu st M o tion Con tro l of A ctua2 5結(jié)論 將滑模變結(jié)構(gòu)控制應(yīng)用于交流伺服控制, 必 須解決由于傳統(tǒng)的開關(guān)控制帶來的抖動問題。 常 用的辦法是, 在開關(guān)點

37、附近將控制量連續(xù)化, 如果 采用線性化的連續(xù)處理方法, 那么在邊界層內(nèi)系 統(tǒng)可近似為線性系統(tǒng), 可采用線性系統(tǒng)的相關(guān)理 論進(jìn)行分析和設(shè)計。 滑?？刂破鞯膭討B(tài)設(shè)計, 就是 利用線性系統(tǒng)的動態(tài)濾波器理論進(jìn)行滑?？刂破?設(shè)計的方法。 其中, 常用的是一階和二階滑模設(shè)計 方法。 一階滑?？刂破骶哂许憫?yīng)快、 穩(wěn)定性好等優(yōu) 點; 二階滑?？刂破骶哂袩o靜差的優(yōu)點。 將二者結(jié) 合起來就形成了混合型滑?？刂破?。 實驗證明, 采 用本文中方法設(shè)計的混合型滑?？刂破骶哂辛己?to r in D isk F iles. Am erica Con tro l Conference, 1994: 49 53 4H aka

38、n ELM AL I et a l. Robu st O u tp u t T rack ing of N on linear M im o System via Slid ing M ode T echn ique. Am erica con tro l conference, 1994: 56 57 ( 上接第 8 頁 14 O h tan i T et a l V ecto r Con tro l of Induction M o to r w ithou t Shaft Encoder. IEEE, I S228, 1992, (1 : 157 164 A 15 奧山他 1 誘導(dǎo)電動機(jī)

39、速度 1 電壓 制御法 1 日本電學(xué)論 D , 1987, 107 (2 16山本他 1 23 Kubo ta H , M atsu sa K. Sim u ltaneou s E stim ation of Sp eed 全國大會 11989, (1644 17竺偉, 陳伯時 1 基于串聯(lián)雙模型觀測器的異步電動機(jī)矢量控 制器 1 電氣傳動, 1997, 27 (3 : 9 11 18 余功軍等 1 無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的研究 1 電力電子 技術(shù), 1999, (5 : 41 46 19Schauder C. A dap tive Sp eed Iden tification fo r V

40、 ecto r Con tro l . of Induction M o to rs w ithou t Ro tational T ran sducers Conf. 22 Yang G. Ch in T H. A dap tive Sp eed Iden tification Schem e fo r V ecto r Con tro lled Sp eed Sen so r2less Inverter2induction M o to r D rive. IEEE, I S229 1993, (4 : 820 825 A and Ro to r R esistance of O rien

41、 ted Induction M o to r w ithou t Ro tational T ran sducers. Conf. R ec. IEEE 2PCC93, 1993: 473 477 24 Kubo ta H , M atsu sa K. Sp eed Sen so rless F ield 2 rien ted Con 2 o 25 Yang G. Ch in T H. H yp er2stab ility of the Fu ll2 rder O b 2 o 20 T am ai S, Sug im o to H. Sp eed Sen so r2less V ecto r

42、 Con tro l of Induction M o to r w ith M odel R eference A dap tive System. IEEE, I S223 1987: 189 195 A 21 Dok i S et a l. I p lem en tation of Sp eed Sen so r2less F ield 2o ri2 m 22 R ec. IEEE 2I S89, 1989: 493 499 A en ted V ecto r Con tro l U sing A dap tive Slid ing O b server. 92, Conf. R ec.

43、 IEEE 2IECON 1992: 453 458 tro l of Induction M o to r w ith Ro to r R esistance A dap tation. IEEE, I S230, 1994, (5 : 1219 1224 A 速度制御方式 1 日本平元年電氣學(xué)會 5 Xu J ian X in et a l. V ariab le Structu re Con tro l of R ig id F lex i2 6 Go rez R et a l. D esign of P I Robo t Con tro llers V ia V SS D A p roach. IFA C Robo t Con tro l, N an tes, F rance, 1997: 131 26 Yong S H , Cho i J W. Sen so r2less V ecto r Con tro l of Induc2 tion M ach ine U