Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Điều khiển trượt kiểu tích phân thích nghi liên tục dựa trên quan sát nhiễu cho hệ thống truyền động PMSM
Tóm tắt
Bài báo này đề cập đến vấn đề điều chỉnh tốc độ cho hệ thống truyền động động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu (PMSM) với nhiễu hợp và không hợp. Một chiến lược điều khiển tốc độ và dòng điện một vòng mới với điều khiển trượt kiểu tích phân liên tục (ITSMC) và quan sát nhiễu (DOB) được đề xuất. Đầu tiên, mô hình động cơ phi tuyến với nhiễu tụ hợp được xây dựng. Sau đó, bằng cách giới thiệu một điều khiển ảo, một bộ điều khiển trượt kiểu tích phân liên tục, có cấu trúc không nối tiếp, được phát triển dựa trên mặt phẳng trượt cuối, và nó có tính ổn định tiệm cận toàn cầu dựa trên tiêu chí Lyapunov. Tuy nhiên, khi hệ thống truyền động gặp phải nhiễu lớn, đặc biệt là với nhiễu bên ngoài không hợp, hiệu suất của toàn bộ hệ thống sẽ bị ảnh hưởng. Để cải thiện hơn nữa hiệu suất chống nhiễu, một quan sát viên nhiễu được giới thiệu để ước lượng cả nhiễu hợp và không hợp trong hệ thống, và nó được sử dụng để bù trước, đồng thời tính ổn định của hệ thống được chứng minh. Cuối cùng, sơ đồ mới được kiểm tra trên một động cơ PMSM gắn bề mặt thông qua thực nghiệm, và các kết quả so sánh trong các điều kiện hoạt động khác nhau xác nhận rằng phương pháp được đề xuất cho phản ứng quá độ nhanh và khả năng chống nhiễu mạnh mẽ.
Từ khóa
#động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu #điều khiển trượt #quan sát nhiễu #ổn định #bù trướcTài liệu tham khảo
Thike, R., Pillay, P.: Mathematical model of an interior PMSM with aligned magnet and reluctance torque. IEEE Trans. Transp. Electrif. 6(2), 647–658 (2020)
Wang, Z., Chen, J., Cheng, M., et al.: Field-oriented control and direct torque control for paralleled VSIs fed PMSM drives with variable switching frequencies. IEEE Trans. Power Electron. 31(3), 2417–2428 (2016)
Song, Z., Wang, Y., Shi, T., et al.: A dual-loop predictive control structure for permanent magnet synchronous machines with enhanced attenuation of periodic disturbances. IEEE Trans. Power Electron. 35(1), 760–774 (2020)
Wang, F., He, L.: FPGA based predictive speed control for PMSM system using integral sliding mode disturbance observer. IEEE Trans. Ind. Electron. 68(2), 972–981 (2021)
Zhang, G., Wang, G., Yuan, B., et al.: Active disturbance rejection control strategy for signal injection-based sensorless IPMSM drives. IEEE Trans. Transp. Electrif. 4(1), 330–339 (2018)
El-Sousy, F., El-Naggar, M., Amin, M., et al.: Robust adaptive neural-network backstepping control design for high-speed permanent-magnet synchronous motor drives: theory and experiments. IEEE Access 7, 99327–99348 (2019)
Repecho, V., Gonzalez, A., Ibarra, E., et al.: Enhanced DC-link voltage utilization for sliding mode controlled PMSM drives. IEEE J. Emerg. Sel. Top. Power Electron. Early Access (2020)
Zhang, G., Liu, J., Liu, Z., et al.: Adaptive fuzzy discrete-time fault-tolerant control for permanent magnet synchronous motors based on dynamic surface technology. Neurocomputing 404(3), 145–153 (2020)
Yang, J., Chen, W., Guo, L., et al.: Disturbance/uncertainty estimation and attenuation techniques in PMSM drives—a survey. IEEE Trans. Ind. Electron. 64(4), 3273–3285 (2017)
Liu, J., Li, H., Deng, Y.: Torque ripple minimization of PMSM based on robust ILC via adaptive sliding mode control. IEEE Trans. Power Electron. 33(4), 3655–3671 (2018)
Dong, S., Liu, M., Wu, Z., et al.: Observer-based sliding mode control for Markov jump systems with actuator failures and asynchronous modes. IEEE Trans. Circuits Syst. II: Express Briefs. Early Access (2020)
Dong, S., Chen, C., Fang, M., et al.: Dissipativity-based asynchronous fuzzy sliding mode control for T-S fuzzy hidden Markov jump systems. IEEE Trans. Cybern. 50(9), 4020–4030 (2020)
Bail, I., Kim, K., Youn, M.: Robust nonlinear speed control of PM synchronous motor using boundary layer integral sliding mode control technique. IEEE Trans. Control Syst. Technol. 8(1), 47–54 (2000)
Wang, A., Jia, X., Dong, S.: A new exponential reaching law of sliding mode control to improve performance of permanent magnet synchronous motor. IEEE Trans. Magn. 49(5), 2409–2412 (2013)
Zhang, X., Sun, L., Zhao, K., et al.: Nonlinear speed control for PMSM system using sliding-mode control and disturbance compensation techniques. IEEE Trans. Power Electron. 28(3), 1358–1365 (2013)
Wang, Y., Feng, Y., Zhang, X., et al.: A new reaching law for antidisturbance sliding-mode control of PMSM speed regulation system. IEEE Trans. Power Electron. 35(4), 4117–4126 (2020)
Wang, L., Du, H., Zhang,W., et al.: Implementation of integral fixed-time sliding mode controller for speed regulation of PMSM servo system. Nonlinear Dyn. 102, 185–196 (2020)
Jiang, Y., Mu, C., Liu, Y.: Improved deadbeat predictive current control combined sliding mode strategy for PMSM drive system. IEEE Trans. Veh. Technol. 67(1), 251–263 (2018)
Li, S., Zhou, M., Yu, X.: Design and implementation of terminal sliding mode control method for PMSM speed regulation system. IEEE Trans. Ind. Inf. 9(4), 1879–1891 (2013)
Xu, W., Jiang, Y., Mu, C.: Novel composite sliding mode control for PMSM drive system based on disturbance observer. IEEE Trans. Appl. Supercond. 26(7), 1–5 (2016)
Xu, W., Junejo, A., Liu, Y., Islam, MdR: Improved continuous fast terminal sliding mode control with extended state observer for speed regulation of PMSM drive system. IEEE Trans. Veh. Technol. 68(11), 10465–10476 (2019)
Li, J., Du, H., Cheng, Y.: Position tracking control for permanent magnet linear motor via fast nonsingular terminal sliding mode control. Nonlinear Dyn. 97, 2595–2605 (2019)
Repecho, V., Biel, D., Arias, A.: Fixed switching period discrete-time sliding mode current control of a PMSM. IEEE Trans. Ind. Electron. 65(3), 2039–2048 (2018)
Liang, D., Li, J., Qu, R., Kong, W.: Adaptive second-order sliding-mode observer for PMSM sensorless control considering VSI nonlinearity. IEEE Trans. Power Electron. 33(10), 8994–9004 (2018)
Wang, G., Hao, X., Zhao, N., Zhang, G.: Current sensor fault-tolerant control strategy for encoderless PMSM drives based on single sliding mode observer. IEEE Trans. Transp. Electrif. 6(2), 679–689 (2020)
Tarczewski, T., Grzesiak, M.: Constrained state feedback speed control of PMSM based on model predictive approach. IEEE Trans. Ind. Electron. 63(6), 3867–3875 (2016)
Preindl, M., Bolognani, S.: Model predictive direct speed control with finite control set of PMSM drive systems. IEEE Trans. Power Electron. 28(2), 1007–1015 (2013)
Guo, T., Sun, Z., Wang, X., Li, S.: A simple current constrained controller for permanent-magnet synchronous motor. IEEE Trans. Ind. Inf. 15(3), 1486–1495 (2019)
Liu, X., Yu, H., Yu, J., Zhao, L.: Combined speed and current terminal sliding mode control with nonlinear disturbance observer for PMSM drive. IEEE Access 6, 29594–29601 (2018)
Wang, Y., Yu, H., Feng, N., Wang, Y.: Non-cascade backstepping sliding mode control with three-order extended state observer for PMSM drive. IET Power Electron. 13(2), 307–316 (2020)
Du, H., Wen, G., Cheng, Y., Lu, W.: Designing discrete-time sliding mode controller with mismatched disturbances compensation. IEEE Trans. Ind. Inf. 16(6), 4109–4118 (2020)
Liu, S., Liu, Y.: N, Wang, Nonlinear disturbance observer-based backstepping finite-time sliding mode tracking control of underwater vehicles with system uncertainties and external disturbances. Nonlinear Dyn. 88, 465–476 (2017)
Han, S., Zhou, J., Chen, Y., et al.: Active fault-tolerant control for discrete vehicle active suspension via reduced-order observer. IEEE Trans. Syst. Man Cybern. Syst On-line (2020)
Liu, H., Li, S.: Speed control for PMSM servo system using predictive functional control and extended state observer. IEEE Trans. Ind. Electron. 59(2), 1171–1183 (2012)
Mohammed, S., Nguyen, A., Choi, H., Jung, J.: Improved iterative learning control strategy for surface-mounted permanent magnet synchronous motor drives. IEEE Trans. Ind. Electron. 67(12), 10134–10144 (2020)
Feng, Y., Zhou, M., Han, Q., Han, F.: Integral-type sliding-mode control for a class of mechatronic systems with gain adaptation. IEEE Trans. Ind. Inf. 16(8), 5357–5368 (2020)
Yang, J., Li, S., Yu, X., Su, J.: Continuous nonsingular terminal sliding mode control for systems with mismatched disturbances. Automatica 49, 2287–2291 (2013)
Ginoya, D., Shendge, P., Phadke, S.: Sliding Mode Control for Mismatched Uncertain Systems Using an Extended Disturbance Observer. IEEE Trans. Ind. Electron. 61(4), 1983–1992 (2014)
Yang, J., Li, S., Chen, W.: Nonlinear disturbance observer-based control for multi-input multi-output nonlinear systems subject to mismatching condition. Int. J. Control 85(8), 1071–1082 (2012)