Bezczujnikowe sterowanie silnika synchronicznego o magnesach trwałych z wykorzystaniem rozszerzonego filtru Kalmana

• Autorzy: Janiszewski D.

Warianty tytułu

EN

Sensorless control of permanent magnet synchronous motor based on extended Kalman filter

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono projekt i realizację struktury bezczujnikowego sterowania układu napędowego z silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych. W oparciu o rozszerzony filtr Kalmana został zbudowany układ estymatora położenia, prędkości obrotowej i momentu obciążenia. Obserwator pozwala w układzie napędowym ramienia robota uniknąć użycia czujnika położenia, prędkości, a także przetwornika siły czy momentu obciążenia, co jest ważnym aspektem podczas pracy ramienia manipulatora. Tak stworzona struktura obserwatora wraz z układem sterowania bezczujnikowego została zaimplementowana przy wykorzystaniu procesora sygnałowego w jednoosiowym zestawie laboratoryjnym. Proponowana struktura wykazuje dobre właściwości podczas pracy bezczujnikowej, a co ważne, dobre właściwości estymacyjne przekładają się na jakość regulacji.

EN

The paper presented the design and application of sensorless drive structure with permanent magnet synchronous motor. Observer for shaft speed, position and load torque based on Extended Kalmana Filter is proposed. Observer can avoid mechanical sensors of speed, position and force transducers in robot arm, which is an important aspect of manipulation arms working. The created observer structure with vector control was implemented using Digital Signal Processor in the laboratory single axis setup. The proposed structure shows good properties during sensorless operation, and quality estimated values increase quality control.

Słowa kluczowe

PL

silniki synchroniczne z magnesami trwałymi; sterownie bezczujnikowe

EN

permanent magnet synchronous motor; sensorless control

• Wydawca: Poznańskie Towarzystwo Przyjaciół Nauk
• Czasopismo: Studia z Automatyki i Informatyki
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 35
• Strony: 69--84
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Janiszewski D.

• Politechnika Poznańska, Instytut Automatyki i Inżynierii Informatycznej, Zakład Sterowania i Elektroniki Przemysłowej, ul. Piotrowo 3a, 60-965 Poznań,

Bibliografia

• [1] Bianchi N., Bolognani S., Sensorless-Oriented Design of PM Motors, Transaction on Industry Applications, vol. 45, s. 1249-1257, 2009.
• [2] Bose B. K., Power Electronics and Variable Frequency Drives, IEEE Press, New York 1997.
• [3] Dhaouadi R., Mohan N., Norum L., Design and implementation of an extended Kalman filter for the state estimation of a permanent magnet synchronous motor, Transaction on Power Electronics, vol. 6, s. 491-497, 1991.
• [4] Dolen M., Chung P. Y., Kayikci E., Lorenz R. D., Disturbance force estimation for CNC machine tool feel drives by structured neural network topologies Proceedings on ANNIE Conference, vol. 1, 2000.
• [5] Janiszewski D., Estymacja mechanicznych zmiennych stanu napędu z silnikiem synchronicznym z magnesami trwałymi przy użyciu Rozszerzonego Filtru Kalmana, Studia z Automatyki i Informatyki, t. 28/29, s. 79-90, 2004.
• [6] Janiszewski D., Extended Kalman Filter Based Speed Sensorless PMSM Control with Load Reconstruction, Proceedings on 32nd Annual Conference on IEEE Industrial Electronics, IECON 2006, s. 1465-1468, 2006.
• [7] Jazwinski A., Stochastic processes and filtering theory, Academic Press, 1970.
• [8] Kalman R. E., A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems, Transaction of the ASME Journal of Basic Engineering, s. 35-45, 1960.
• [9] Katsura S., Matsumoto Y., Ohnishi, K., Modeling of force sensing and validation of disturbance observer for force control, Proceddings on The 29th Annual Conference of the IEEE, Industrial Electronics Society (IECON 2003), vol. 1, s. 291-296, 2003.
• [10] Mohan N., Electric drives: an integrative approach, Mnpere (Minnesota Power Electronics Research & Education), 2003.
• [11] Pillay P., Krishnan R., Modeling, simulation, and analysis of permanent-magnet motor drives. I. The permanent- magnet synchronous motor drive, Transaction on Industry Applications, vol. 25, s. 265-273, 1989.
• [12] Spong M., Vidyasagar M., Robot Dynamics and Control, Wiley, 1989.
• [13] Vas P., Sensorless Vector and Direct Torque Control Monographs in Electrical and Electronic Engineering number 42, Oxford University Press, 1998.
• [14] Welch G. F. , HISTORY: The Use of the Kalman Filter for Human Motion Tracking in Virtual Reality, Presence: Teleoperators & Virtual Environments, vol. 18, s. 72-91, 2009.
• [15] Welch G. F., Bishop G., An Introduction to the Kalman Filter, SIGGRAPH 2001; Proceedings on Annual Conference on Computer Graphics & Interactive Techniques, ACM Press, Addison-Wesley, vol. 8, s. 3-42, 2001.