Control of Sensorless PMSM using State Dependent Model Reference Adaptive System and Adaptive Augmented Observer

Document Type : Power Article

Authors

1 Department of Electrical Engineering, Aliabad Katoul Branch, Islamic Azad University, Aliabad Katoul, Iran

2 Department of Electrical Engineering, Gorgan Branch, Islamic Azad University, Gorgan, Iran

Abstract

Permanent magnet synchronous motors due to its high efficiency and power density, reliable performance and simple construction, industrially used. One of the problems with these Motor need accurate information to control its speed and position. Recently, because of the difficulties of the speed sensors, speed estimation is used instead of measuring it. In this paper, the state dependent model reference adaptive controller based on pseudo linearization is used to control the permanent magnet synchronous motor that its parameters are determined based on Lyapunov theory. This controller show good results by production control law, despite changing circumstances and maintain system stability despite external disturbances. Also due to uncertainty in the estimation of the position and speed of motor parameters, high impact, online identification of these parameters is necessary. In this paper, adaptive augmented observer is used to estimate speed and identify motor parameters online. The main advantage of this estimator is that speed and load torque estimation and identification of parameters are simultaneously thus volume and time calculations are reduced. The simulation results show convenient tracking of desired speed with the load torque, changing the motor parameters and the speed reference.

Keywords

References

 
]1[ مهدی، کراری، "شناسایی سیستم­ها"، ویرایش اول، تهران، انتشارات دانشگاه امیرکبیر، 1391.
[2] K. J. Astrom, and B. Wittenmark, "Adaptive Control", Prentice Hall Publishing, 1994.
]3[ علی اکبر دامکی علی­آباد و علی محمد حریری، "طراحی جامع و ساخت موتور سنکرون آهن­ربای دائم با هدف دستیابی به کمترین گشتاور دندانه"، مجله انجمن مهندسین برق و الکترونیک ایران، سال 15، شماره 1، بهار 1397، صفحات 113-121.
[4] Y. Zhao, "Position/speed Sensorless Control for Permanent Magnet Synchronous Machines", Ph.D. Thesis, University of Nebraska-Lincoln, Nebraska, 2014.
]5[ محمد جواد غاضی غاضی اردکانی، مجید حسین پور، مهدی شاهپرستی و مهدی سیاهی، "کنترل برداری غیرمستقیم سرعت ماشین القایی مبتنی بر اینورتر دو-سه‌ سطحی" ، نشریه مدل‌سازی در مهندسی، آماده انتشار، 10.22075/jme.2019.17166.1685.
]6[ مهرداد جعفر بلند و محمد هادی ریسمانی، " یک روش کنترل بدون حسگر جدید برای موتورهای DC بدون جاروبک مبتنی بر شار پیوندی خط به خط"، نشریه مدل‌سازی در مهندسی، دوره 15، شماره 49، تابستان 1396، صفحه 139- 150.
]7[ روح اله مقصودی، یعقوب حیدری و بهزاد مشیری، " یک تحلیل مقایسه­ای از الگوریتم­های هوش جمعی کلونی زنبور مصنوعی و بهینه سازی گروهی ذرات در طراحی یک کنترل کننده PID فازی کسری و پیاده سازی آن بر روی موتور DC"، نشریه مدل‌سازی در مهندسی، دوره 11، شماره 35، زمستان 1392، صفحه 11- 23.
[8] O. Benjak, and D. Gerling, "Review of Position Estimation Methods for IPMSM Drives without Position Sensor, PartII: Adaptive Methods", International Conference on Electrical Machines, pp. 1-6, 2010.
[9] Y. Yan, and J. G. Zhu, "A Survey of Sensorless Initial Rotor Position Estimation Schemes for Permanent Magnet Synchronous Motors", Australasian University Power Engineering Conference, pp. 1-6, 2004.
[10] R. A. Walambe, A. Apte, and V. A. Joshi, "Disturbance Observer Based Sensor-less Vector Control Drive for PMSM using EKF", IEEE Symposium on Sensorless Control for Electrical Drives, pp. 1-5, 2016.
[11] L. Saihi, and A. Bouteraa, "Robust Sensorless Sliding Mode Control of PMSM with MRAS and Luenberger Extended Observer", International Conference on Modelling, Identification and Control, pp. 174-179, 2016.
[12] M. M. Gaballah, M. El-Bardini, and M. Sharaf, "Chattering-free Sliding Mode Observer for Speed Sensorless Control of PMSM", Applied Computing and Informatics, Vol. 31, No. 1, pp. 1-8, 2016.
[13] L. Sunil, "Adaptive Sliding Mode-MRAS Strategy for Sensorless Speed Control of SPIM Drives", International Journal of Engineering and Technology, Vol. 4, No. 4, pp. 644-652, 2017.
[14] A. Khlaief, M. Boussak, and A. Chaari, "A MRAS-based Stator Resistance and Speed Estimation for Sensorless Vector Controlled IPMSM Drive", Electric Power System Research Journal, Vol. 108, No. 7, pp. 1-15, 2014.
[15] X. Li, and Sh. Li, "Speed Control for a PMSM Servo System using Model Reference Adaptive Control and an Extended State Observer", Journal of Power Electronics, Vol. 14, No. 3, pp. 549-563, 2014.
[16] N. H. Saad, A. A.El-Sattar, and M. A. Gad, "Sensorless Field Oriented Control Based on Improved MRAS Speed Observer for Permanent Magnet Synchronous Motor Drive", Power Systems Conference, pp. 1-8, 2016.
 
[17] M. A. Hamida, J. D. Leon, A.Glumineau, and R. Boisliveau, "An Adaptive Interconnected Observer for Sensorless Control of PM Synchronous Motor with Online Parameter identification", IEEE Transaction on Industrial Electronics, Vol. 60, No. 2, pp. 739-748, 2013.
[18] M. A. Hamida, J. D. Leon, and A. Glumineau, "Experimental Sensorless Control for IPMSM by using Integral Backstepping Strategy and Adaptive high Gain Observer", Control Engineering Practice, Vol. 59, No. 1, pp. 64-76, 2017.
]19[ رضا همتی، حمیدرضا کوفیگر و محمد عطایی، "کنترل­کننده تطبیقی مدل مرجع بهبودیافته نرمالیزه شده برای UPFC"، مجله انجمن مهندسین برق و الکترونیک ایران، سال 12، شماره 1، بهار 1394، صفحات 139-153.
[20] M. H. Korayem, and S. R. Nekko, "State-Dependent Riccati Equation to Track Control of Time-Varing Systems with State and Control Nonlinearities", ISA Transactions, Vol. 57, No. 1, pp. 117-135, 2015.
[21] N. Kalamian, H. Khaloozadeh, and S. Ayati, "State-Dependent Impulsive Observer Design for Nonlinear Time-Delay Systems", International Conference on Control, Instrumentation, and Automation, pp. 183-188, 2017.
]22[ سیده سارا معروفیان و کریم عباس­زاده، "مدلسازی و تشخیص خطای موتور آهنربای دائم شار محوری با استافده از مدار معادل مغناطیسی و مدل ARX"، مجله کنترل، جلد 7، شماره 4، زمستان1392، صفحات 9-18.
Journal of Modeling in Engineering
Volume 18, Issue 63
December 2020
Pages 85-95

Files

History

  • Receive Date: 08 May 2020
  • Revise Date: 09 August 2020
  • Accept Date: 31 August 2020

Share

How to cite

Statistics