This paper investigated the speed sensorless indirect vector control of a two-phase induction motor to implement adjustable-speed drive for low-power applications. The sliding mode observer estimates rotor speed. The convergence of the nonlinear time-varying observer along with the asymptotic stability of the controller was analyzed. To define the control action which maintains the motion on the sliding manifold, an 'equivalent control' concept was used. It was simulated and implemented on a sensorless indirect vector drive for 150W two-phase induction motor. The simulation and experimental results demonstrated effectiveness of the estimation method.
본 논문은 유도전동기 드라이브의 고성능 제어를 위한 적응 퍼지-뉴로 제어기를 제시한다. 이 알고리즘의 설계는 퍼지제어와 신경회로망을 사용하는 퍼지-신경회로망 제어기에 기초한다. 적응 퍼지-뉴로 제어기는 신경회로망의 학습패턴과 같은 퍼지 룰을 사용하고 또한 지령값과 실제값 사이의 오차를 최소화하기 위하여 신경회로망의 뉴런사이의 하중을 역전파 알고리즘 방법을 사용하여 조절한다. 적응 기준 모델 설계는 기준모델의 출력과 전동기 속도 사이의 오차와 오차 변화분을 기초로 한 퍼지 로직에 의하여 실행되는 적응 메카니즘을 제시한다. 적응 퍼지-뉴로 제어기의 제어 성능은 다양한 동작 상태에 대한 분석으로 평가한다. 제안한 제어시스템의 실험 결과는 고성능과 파리미터 변동과 정상상태 정확성, 순시응답의 강인성을 가진다.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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제5B권4호
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pp.350-357
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2005
This paper presents a mechanical sensorless vector-controlled system with parameter identification by the aid of image processor. Based on the flux observer and the model reference adaptive system method, the proposed sensorless system includes rotor speed estimation and stator resistance identification using flux errors. Since the mathematical model of this system is constructed in a synchronously rotating reference frame, a linear model is easily derived for analyzing the system stability, including motor operating state and parameter variations. Because it is difficult to identify rotor resistance simultaneously while estimating rotor speed, a low-accuracy image processor is used to measure the mechanical axis position for calculating the rotor speed at a steady-state operation. The rotor resistance is identified by the error between the estimated speed using the estimated flux and the calculated speed using the image processor. Finally, the validity of this proposed system has been proven through experimentation.
The field oriented control of induction motors is widely used in high performance applications. However, detuning caused by parameter disturbance still limits the performance of these drives. In order to accomplish variable speed operation, conventional PI-like controllers are commonly used. These controllers provide limited good Performance over a wide range of operation, even under ideal field oriented conditions. This paper is proposed model reference adaptive fuzzy control(MFC) and artificial neural network(ANN) based on the vector controlled induction motor drive system. Also, this paper is proposed control of speed and current using fuzzy adaption mechanism(FAM), MFC and estimation of speed using ANN. The proposed control algorithm is applied to induction motor drive system using FAM, MFC and ANN controller. Also, this paper is proposed the analysis results to verify the effectiveness of this controller.
A novel rotor speed estimation method using model reference adaptive control(MRAC) is proposed to improve the performance of a sensorless vector controller. In the proposed method, the stator current is used as the model variable for estimating the speed. In conventional MRAC methods, the relation between the two model errors and the speed estimation error is unclear. In the proposed method, the stator current error is represented as a function of the first degree for the error value in the speed estimation. Therefore, the proposed method can produce a fast speed estimation. The robustness of the rotor flux-based MRAC, back EMF-based MRAC, and proposed MRAC is compared based on a sensitivity function about each error of stator resistance, rotor time constant, mutual inductance. Consequently, the proposed method is much more robust than the conventional methods as regards errors in the mutual inductance, stator resistance. Therefore, the proposed method offers a considerable improvement in the performance of a sensorless vector controller at a low speed. In addition, the superiority of the proposed method and the validity of sensitivity functions were verified by simulation and experiment.
This paper presents a robust and speed-sensorless stator flux estimation for induction motor direct torque control. The proposed observer is based on sliding mode approach. Stator electrical equations are used in the rotor orientation reference frame to eliminate the observer dependence on rotor speed. Lyapunov's concept for systems stability is adopted to confine the observer gain. Furthermore, the sensitivity of the observer to parameter mismatch is recovered with an adaptation technique. The nonlinearities of the pulse width modulation voltage source inverter are estimated and compensated to enhance stability at low speeds. Therefore, a new method based on the model reference adaptive system is proposed. Simulation and experimental results are shown to verify the feasibility and effectiveness of the proposed algorithms.
The accuracy of all the schemes that belong to vector controlled induction machine drives is strongly affected by parameter variations. The aim of this paper is to examine iron losses and magnetic saturation effect in sensorless vector control of induction machines. At first, an approach to induction machine modelling and vector control scheme, which account for both iron loss and saturation, is presented. Then, a model reference adaptive system (MRAS) based speed estimator is developed. The speed estimation is modified in such a way that iron losses and the variation in the saturation level are compensated. Thus by substituting an artificial neural network flux estimator into the MRAS speed estimator. Experimental results are presented to verify the effectiveness of the proposed approach.
This paper has a control method proposed for the effective self-tuning fuzzy speed control based on neural network of the induction motor indirect vector control. The vector control of an induction motor provides the decoupled control of the rotor flux magnitude and the torque producing current to performance is desirable. But, the drive performance often degrades for the machine parameter variations and its condition give rise to coupling of flux and torque current. The fuzzy speed control of an induction motor has the robustness about machine parameter variations compared with conventional PID speed control in a way. That proved to be some waf from the true. The purpose of this paper is to improve the adaptation by offering self-turning function to fuzzy speed controller. In this paper, the adaptive mechanism of fuzzy speed control in used ANN(Artificial Neural Network) technique is applied in an IFO induction machine drive, such that the machine can follow a reference model (an ideal field oriented machine) to achieve desired speed. In this paper proved the self-turning method of fuzzy controller has the robustness about parameter variation and the wide range of adaptation by simulation.
In the time optimal control problem, bang-bang control has been used becaese it is the theoretical time minimum solution. However, to improve tracking speed performance in the time optimal control, it is important to select a switching point accurately which makes the velocity zero near the target track. But it is not easy to select the swiching point accurately because of the damping coefficient variation and uncertainties of modeling an actual system. The Adaptive model following control(AMFC) is implemented to relieve the difficulty and inconvenience of this task. The AMFC and make the controlled plant follow as closely as possible to a desired reference model whose switching point can be calculated easily and accurately, assuring the error between the states of the reference model and those of the controlled plant appoaches zero. The hybrid control method composed of AMFC and PID is applied to a tracking actuator of the magneto optical disk drive(MODD) in random access devices to improve its slow tracking performance. According to the simulaion and experimental results, the average tracking time as small as 20ms is obtained for a 3.5 magneto-optical disk drive. The AMFC also can be applied for other random access devices to improve the average tracking performance.
Speed and torque controls of induction motors are usually attained by the application of position and speed sensors. However, speed and position sensors require the additional mounting space, reduce the reliability in harsh environments and increase the cost of a motor. Therefore, many studies have been performed for the elimination of speed and position sensors. This paper investigates an improved sensorless control of an induction motor. The proposed control strategy utilizes the MRAS(Model Reference Adaptive System) for estimating the speed of a sensorless induction motor. The proposed algorithm is verified through the simulation and experimentation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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