相比燃油拖拉机,电动拖拉机具有节能高效、绿色清洁的优点。分布式驱动电动拖拉机结构简单、控制维度多,能进一步提高电动拖拉机的工作效率和作业精度。但是电机检测转速噪声导致轮毂电机速度波动严重,复杂路面及多种作业工况下进一步...相比燃油拖拉机,电动拖拉机具有节能高效、绿色清洁的优点。分布式驱动电动拖拉机结构简单、控制维度多,能进一步提高电动拖拉机的工作效率和作业精度。但是电机检测转速噪声导致轮毂电机速度波动严重,复杂路面及多种作业工况下进一步加剧了上述问题,严重降低了拖拉机的作业质量。针对上述问题,该研究提出一种基于sigmoid滤波器的线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)以提高轮毂电机的转速稳定性和抗扰动能力。该控制策略在传统LADRC的基础上引入sigmoid滤波器至扩张状态观测器(extended state observer,ESO),根据输入噪声信号误差变化改变滤波器带宽,以抑制观测误差中的中高频干扰信号,同时避免滤波器积分环节对轮毂电机速度跟踪快速性的影响,具有较快的收敛性。搭建试验平台对所提出控制策略进行试验验证,结果表明:与传统LADRC策略相比,本文所提控制策略在变速和变载工况下的转速脉动分别减小了32%和41.67%,iq电流脉动分别减小了6.25%和4.17%,可在快速、准确跟踪给定转速的同时,大幅提高轮毂电机驱动系统的噪声抑制性能,为复杂环境下电动拖拉机高精度作业提供技术参考。展开更多
在定子永磁型磁场调制(stator-permanent-magnet field modulated,S-FMPM)电机的设计基础上,引入磁场补偿设计,以期改善磁场调制效应,为实现电机转矩性能提升提供可能。基于气隙磁场调制理论,建立S-FMPM电机的调制函数,并展现磁场调制过...在定子永磁型磁场调制(stator-permanent-magnet field modulated,S-FMPM)电机的设计基础上,引入磁场补偿设计,以期改善磁场调制效应,为实现电机转矩性能提升提供可能。基于气隙磁场调制理论,建立S-FMPM电机的调制函数,并展现磁场调制过程,确定主要气隙谐波参与电机转矩性能研究。研究过程中,采用转子分区设计形成双气隙电机,使气隙磁场获得一定的补偿效果。接着,探讨双气隙电机的磁势分配规律,并基于此验证磁势利用效果的改善和电机转矩性能的提升;进一步,为改善该电机的磁场补偿效果,定义了体现磁势利用效果的谐波因子和反映转矩补偿效果的转矩补偿因子,分别作为优化目标,并引入分层优化策略对电机进行优化。最后,为了验证电机设计和优化分析的有效性,对电机电磁性能进行评估与分析,制造样机并进行实验,验证电机及其优化设计的合理性和有效性。展开更多
针对智能装备系统直线与旋转两自由度驱动需求,提出定子励磁型混合磁路直线旋转永磁(statorexcitedhybrid magnetic circuit linear and rotary permanent magnet,SEHMCLRPM)电机,采用轴向和径向双凸极齿结构,轴向直线运动与径向旋转运...针对智能装备系统直线与旋转两自由度驱动需求,提出定子励磁型混合磁路直线旋转永磁(statorexcitedhybrid magnetic circuit linear and rotary permanent magnet,SEHMCLRPM)电机,采用轴向和径向双凸极齿结构,轴向直线运动与径向旋转运动磁场共用定、转子磁路。永磁体设置在定子上,动子上既无绕组也无永磁体,动子结构简单坚固,重量轻,具有转矩惯量比高、动态响应速度快、可靠性高等特点;定子同时设置有直线与旋转两套绕组,直线和旋转运动控制独立,降低两自由度驱动控制的复杂度。分析该类电机的运行原理和结构特点,探讨混合磁路特征,构建该类SEHMC-LRPM电机的解耦等效磁路模型,实现该类电机的磁路设计。在此基础上,基于3D有限元方法分析混合磁路与两自由度耦合磁场,揭示两自由度磁场与电机磁场分布、空载和负载特性的关系。最后,加工制造样机,并进行实验研究,验证该电机结构的有效性和理论分析的正确性。展开更多
文摘相比燃油拖拉机,电动拖拉机具有节能高效、绿色清洁的优点。分布式驱动电动拖拉机结构简单、控制维度多,能进一步提高电动拖拉机的工作效率和作业精度。但是电机检测转速噪声导致轮毂电机速度波动严重,复杂路面及多种作业工况下进一步加剧了上述问题,严重降低了拖拉机的作业质量。针对上述问题,该研究提出一种基于sigmoid滤波器的线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)以提高轮毂电机的转速稳定性和抗扰动能力。该控制策略在传统LADRC的基础上引入sigmoid滤波器至扩张状态观测器(extended state observer,ESO),根据输入噪声信号误差变化改变滤波器带宽,以抑制观测误差中的中高频干扰信号,同时避免滤波器积分环节对轮毂电机速度跟踪快速性的影响,具有较快的收敛性。搭建试验平台对所提出控制策略进行试验验证,结果表明:与传统LADRC策略相比,本文所提控制策略在变速和变载工况下的转速脉动分别减小了32%和41.67%,iq电流脉动分别减小了6.25%和4.17%,可在快速、准确跟踪给定转速的同时,大幅提高轮毂电机驱动系统的噪声抑制性能,为复杂环境下电动拖拉机高精度作业提供技术参考。
文摘在定子永磁型磁场调制(stator-permanent-magnet field modulated,S-FMPM)电机的设计基础上,引入磁场补偿设计,以期改善磁场调制效应,为实现电机转矩性能提升提供可能。基于气隙磁场调制理论,建立S-FMPM电机的调制函数,并展现磁场调制过程,确定主要气隙谐波参与电机转矩性能研究。研究过程中,采用转子分区设计形成双气隙电机,使气隙磁场获得一定的补偿效果。接着,探讨双气隙电机的磁势分配规律,并基于此验证磁势利用效果的改善和电机转矩性能的提升;进一步,为改善该电机的磁场补偿效果,定义了体现磁势利用效果的谐波因子和反映转矩补偿效果的转矩补偿因子,分别作为优化目标,并引入分层优化策略对电机进行优化。最后,为了验证电机设计和优化分析的有效性,对电机电磁性能进行评估与分析,制造样机并进行实验,验证电机及其优化设计的合理性和有效性。
文摘针对智能装备系统直线与旋转两自由度驱动需求,提出定子励磁型混合磁路直线旋转永磁(statorexcitedhybrid magnetic circuit linear and rotary permanent magnet,SEHMCLRPM)电机,采用轴向和径向双凸极齿结构,轴向直线运动与径向旋转运动磁场共用定、转子磁路。永磁体设置在定子上,动子上既无绕组也无永磁体,动子结构简单坚固,重量轻,具有转矩惯量比高、动态响应速度快、可靠性高等特点;定子同时设置有直线与旋转两套绕组,直线和旋转运动控制独立,降低两自由度驱动控制的复杂度。分析该类电机的运行原理和结构特点,探讨混合磁路特征,构建该类SEHMC-LRPM电机的解耦等效磁路模型,实现该类电机的磁路设计。在此基础上,基于3D有限元方法分析混合磁路与两自由度耦合磁场,揭示两自由度磁场与电机磁场分布、空载和负载特性的关系。最后,加工制造样机,并进行实验研究,验证该电机结构的有效性和理论分析的正确性。
