基于Matlab/Simulink的转速控制系统设计与应用

风力发电机组由于受到风切变的影响会产生各种冲击,造成行星齿轮的破损和风电设备的各种故障。针对不同转速下风力发电机行星齿轮故障信号及振动运行情况开展实验教学与研究,利用实验室现有风电齿轮箱试验台,基于Matlab/Simulink设计、开发一套转速控制模块。通过该模块可有效控制及模拟风电发电机组的启、停及波动情况下运行状态;利用采集到不同运行状态下行星齿轮断齿运行情况,通过后续数据分析对比验证了设备的可靠性,为今后开展行星齿轮各种运行状态下的实验教学及科研提供了实验平台。

基于模型预测控制的静液压变速器转速控制研究

为提高静液压变速器(HST)控制系统的自适应性和鲁棒性,结合模型预测控制(MPC)与粒子群优化(PSO)算法对HST转速控制性能进行仿真和实验研究.首先,基于状态扩展空间方程建立HST的预测模型,引入PSO确定MPC的最佳超参数,获得综合性能指标最佳的模型预测控制器模型.然后,对HST进行阶跃响应与加减速控制仿真,同时搭建静液压传动实验平台对模型预测控制HST的可行性进行验证.结果表明:在阶跃响应和期望转速突变条件下,模型预测控制HST的输出转速均在较短时间内稳定在期望转速附近,且超调量最大不超过5%,具有较好的静态特性.期望转速突变时,MPC亦能快速准确地调控变量泵的排量,使马达转速迅速达到新的稳定状态,且调控过程的转速波动较小.所得实验结果与仿真结果一致,表明MPC在HST转速控制方面具有可行性.最后,针对更为复杂的工况(变化的输入功率、多变的期望转速以及突变的外部负载),采用仿真手段研究了MPC对HST的转速控制性能.结果表明:在复杂工况下,MPC亦能使HST具有较好的静动态特性,其转速波动得到有效降低,马达输出转速能稳定在期望值附近.

基于FOA优化PID参数的永磁同步电机转速控制

为提高永磁同步电机转速控制的效果,提出一种基于果蝇优化算法(Fruit Fly Optimization Algorithm,FOA)优化比例积分微分控制(proportional-integral-derivative control)的方法。其中,以PMSM调速系统为背景,构建调速系统的PID方法,然后构建FOA优化PID参数的PID控制器,以实现永磁同步电机转速系统的自适应控制。仿真结果表明,FOA-PID方法具有响应速度快、超调小、抗干扰能力和速度调节能力强的特点,在固定负载改变转速条件下,仅需0.02 s即可达到稳定状态,有效改善了永磁同步电机转速控制系统的控制性能;相较于标准PID和RBF-PID方法,FOA-PID方法在正向起动转速情况下的超调量为1.36%,分别低5.73%和1.12%;在负向起动转速情况下,FOA-PID方法的最大超调量为0.56%,分别低15.13%和8.22%。由此得出,本FOA-PID方法可行,具有一定的优越性。

基于改进鲸鱼优化PID的无刷直流电机转速控制算法

针对鲸鱼优化算法易陷入局部最优以及无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)速度控制响应慢、超调量大等缺点,提出一种改进鲸鱼优化算法(improve whale optimization algorithm,IWOA)优化PID(proportional integral derivative)参数的无刷直流电机速度控制算法.该算法采用高斯变异因子、自适应权重因子和动态阈值相结合对鲸鱼优化算法进行优化.仿真实验结果表明,改进鲸鱼优化PID的无刷直流电机转速控制算法具有更快的收敛速度以及较小的超调现象,鲁棒性也更好.

基于控制参数自调整的异步电机转速控制研究

为了减小多功能木质板材生产制备时设备电机的转速变化波动,降低其对生产节拍和产品质量的影响。根据工艺控制需求,设计了一种PID控制与模糊控制相结合的控制参数自整定的电机转速控制系统。在Matlab/Simulink中,基于异步电机矢量控制原理,建立了电机转速控制系统模型。仿真结果表明,设计的控制参数自整定的电机转速控制系统的动态性能和稳态性能都有明显提升;在面对外部干扰以及工作负载变化时,系统都能保持良好的稳定性,能够满足生产工艺控制需求。

基于直接转速控制的风电机组最大功率点跟踪策略研究

通过分析各风速下风轮气动转矩特性及发电机在各最大功率跟踪点转矩-转速运行轨迹,依据风电机组在最大功率点上风轮气动转矩与发电机转矩平衡的原理,提出基于发电机电磁转矩的动态最优转速的计算方法,然后以该最优转速为控制目标,设计基于转速偏差的反馈控制器,并做恒转速区与变转速区的控制效果分析。仿真与现场测试表明,该直接转速控制策略可实现最大功率点跟踪,在恒转速区与变转速区具有统一的控制方式,控制逻辑简单实用,有望在风电行业推广,有较好的应用前景。

灯泡贯流式水轮机机组大波动的转速控制

针对灯泡贯流式机组大波动时调节系统分段关闭的局限性,提出了实时控制策略,即通过关闭过程中实时的转速变化调整导叶与桨叶的开度及开关方向,使机组转速控制在合理状态,满足规范要求。在国内近百台贯流式机组上的应用表明,该方法十分可靠,可为类似水电站大波动时,转速控制策略不当而造成的各类事故处理提供借鉴。

农用拖拉机发动机转速控制系统的优化设计

为了提升农用拖拉机发动机燃油效率,设计了一种负载敏感的发动机转速控制系统,并通过使用拖拉机仿真模型进行发动机转速控制器设计及优化。与田间试验测得数据对比可知:拖拉机模型模拟发动机转速和扭矩值的平均误差范围为≤5.0%,控制系统对拖拉机速度控制误差范围≤1.17%,发动机燃油效率指标单位体积燃油消耗(SVFC)、单位耕作面积燃油消耗(FCA)和每工作小时燃油消耗(FC)分别为23.0%~57.9%、4.1%~42.1%和7.2%~38.5%,与传统拖拉机发动机相比得到显著改善与提高。研究结果可为优化拖拉机发动机控制算法及提高拖拉机的燃油效率提供理论参考与技术支撑。

PLC辅助下船舶柴油发电机转速控制研究

柴油发电机在运行过程中受到外部扰动时转速的波动幅度增大,影响发电机的输出稳定性和效率,因此,本文提出一种PLC(可编程逻辑控制器)辅助下船舶柴油发电机转速控制方法。根据柴油发电机的基本工作结构,对其各个部件的模型进行构建与分析。通过分析各部件模型得出的参数和特性,从静态与动态2个角度出发,选取船舶柴油发电机转速控制指标,包括静差率、超调量和动态降落。将上述指标与PLC程序逻辑结合,通过监测实时数据来判断当前状态,然后根据反馈信息调节控制参数,有效地控制柴油发电机的转速。实验结果表明,本文方法能够更加快速地调整柴油发电机的转速,并且受到外力扰动时能够迅速调整回归平稳运行状态,保证柴油发电机的长期平稳运转。

基于改进LADRC的永磁同步电机转速控制

传统比例积分(proportional-integral,PI)控制器在永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)矢量控制中,存在转速超调和抗外部扰动能力差的问题。针对这一问题,设计了一种能提高自抗扰控制器对内外扰动观测精度的线性扩张状态观测器(linear extended state estimator,LESO),并在此基础上设计了用于PMSM转速控制的线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)系统。通过仿真和实验,验证了基于改进LADRC的PMSM矢量控制系统能达到更高的观测精度,实现转速的快速无超调的高精度控制,且对负载扰动具有良好的鲁棒性。

基于模糊WMR优化PID方法的电机转速控制优化分析

针对白噪声下传统PID控制模式造成的输出转速显著波动变化的问题,开发一种通过无刷直流电机转速进行调节的模糊WMR-PID技术。采用模糊推理的方式确定输出变量,根据重心分析法解模糊处理,并建立模糊WMR-PID控制模型。研究结果表明:模糊WMR-PID控制方式可以实现快速跟随要求,当初始指令速度为2 450 r/min时,指令在8 s时迅速增大至3 540 r/min,14 s时又迅速降低至1 930 r/min。相对模糊PID方法,模糊WMR-PID能够大幅降低控制动态的超调量,说明模糊WMR-PID控制器可以实现理想的控制效果并达到优异鲁棒性。该研究提高了无刷直流电机转速调节能力,表现出良好控制效果。

基于PLC技术的直流电机转速控制系统设计

在自动化控制领域,可编程逻辑控制器技术因其高可靠性、易编程及灵活配置的特点而广泛应用于各种工业过程控制中。直流电机作为一种常见的执行机构,在众多工业应用中扮演着关键角色,尤其是在要求精确速度控制的场合。然而,直流电机的转速控制系统设计涉及到电机建模、电路设计、控制算法实现等多个技术层面,对控制系统的设计提出了较高要求。因此,研究基于PLC技术的直流电机转速控制系统,有助于提升直流电机的性能和应用效果,同时也推动自动化技术的发展。

基于二阶滑模算法的步进电机自动升降转速控制方法

受各部分联动关系的影响,步进电机转速的升降调节控制效果难以满足实际需求。为此,提出基于二阶滑模算法的步进电机自动升降转速控制方法。在综合步进电机转子的运动方程、步进电机的电磁力矩方程、电机转动方程及阻尼系数方程的基础上,构建步进电机数学模型,并明确通过调节输入电流,控制步进电机的转速,使得电机达到期望转速的控制目标。在具体的控制阶段,引入二阶滑模控制器,根据增益系数对滑模面函数和滑模控制律进行循环迭代,直至满足控制要求。测试结果表明,设计控制方法不仅能够实现在短时间内迅速调整测试步进电机转速,并且转速表现出较高的稳定性,满足实际应用需求。

哈汽1000MW机组汽轮机转速控制策略的优化研究

本项工作聚焦于对哈尔滨汽轮机厂1000MW级机组汽轮机转速调控策略的深入剖析与精心优化。依据现有调控策略,通过深入分析实验数据与模拟验证,我们揭示了现行控制系统的缺陷,并提出了针对性优化方案。本项研究运用了经过优化的PID控制策略,嵌入了模糊逻辑以增进系统反应的敏捷性与运作的稳定性。经过实验对比分析,我们改进后的控制策略在响应速度、超调控制和系统稳定性等方面均实现了显著的优化提升。本文深入分析了控制策略面对多样化工作环境的适应性和稳健性,确保在任何运行条件下均能保持优异的控制效能。

基于AMESim和Simulink联合仿真的定量泵-变量马达系统转速控制研究

本文使用了AMESim和Simulink软件构建了定量泵-变量马达系统仿真模型,用于定量泵-变量马达系统的分析,并采用Simulink为主的联合仿真方法。进行了PID和模糊PID两种控制策略的比较研究。结果表明,与传统PID控制相比,模糊PID控制策略在系统响应时间和稳定性方面表现更出色,尤其在恒转速控制方面表现更佳。

基于转速控制的双馈风电机组一次调频辅助控制系统建模

双馈风电机组一次调频辅助控制技术是实现风电主动参与系统调频的重要手段,随着风电渗透率持续增加,近年来对该技术开展了广泛深入的研究。依据同步发电机的原动机–调速器建模思想,对额定风速以下运行条件,利用状态空间模型,采用小信号增量法,建立了基于转速控制的双馈风电机组一次调频辅助控制系统传递函数模型,可用于描述风电机组一次调频的动态响应和稳态响应,并通过仿真算例验证了模型的精确性和有效性。该模型可进一步应用于含风电频率控制的电力系统频率响应特性研究。

基于参数可变PID控制器的永磁无刷直流电机转速控制系统

永磁无刷直流电机(BLDCM)是一种具有多变量、非线性、时变等特性的电机。但采用常规的PID控制,难以达到现代工业控制高精度和高性能的要求。在分析BLDCM转速控制系统动态数学模型的基础上,结合遗传算法能搜索到全局最优值的特点,提出一种参数可变的PI控制器来对BLDCM的转速进行控制。软件仿真与样机试验的结果都表明,经遗传优化所得的PID控制器具有更好的控制性能,具有无超调、响应快、鲁棒性强等特点,从而实现了转速的精确控制。

基于转速控制的双馈风电机组机侧变流器IGBT器件结温波动抑制策略

针对当前双馈风电机组机侧变流器在同步转速点附近结温波动大、影响器件运行可靠性的问题,提出一种基于机组转速控制的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)结温波动抑制策略。首先,基于最大功率点跟踪(MPPT)控制原理,并结合变流器IGBT模块等效热网络,建立双馈风电变流器结温计算模型。其次,针对机侧变流器在同步转速点附近结温波动出现的"尖峰"现象,从减少机组低频运行范围和提升同步转速附近区域穿越速度的思路出发,提出基于功率、转速双控制外环的改进最大功率点跟踪控制策略。最后,搭建基于PLECS和Simulink联合平台的双馈风力发电系统仿真模型,对机组在亚同步和超同步转速间动态往返变化的变流器电-热性能及其在同步转速附近区域的稳态结温进行仿真,并开展变流器结温抑制效果验证的等效实验。仿真和实验结果验证了所提改进控制策略对抑制机组同步转速点附近变流器IGBT结温波动的有效性。

变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达系统恒转速控制方法研究

以变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达容积调速系统为研究对象,提出变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达容积调速系统的控制方法。建立恒流状态下系统恒转速控制的数学模型,分析系统的相乘非线性特征与变量马达斜盘摆角基准值的计算方法,采用稳态控制量叠加基于小信号线性化补偿控制量的控制方法。通过定量泵-变量马达系统的开环辨识,得到系统参数。对系统进行仿真与试验研究,得到在恒流状态下变量马达斜盘阀控缸的响应速度、马达斜盘摆角和定量泵转速对系统控制特性的影响规律,验证变转速输入定量泵-恒转速输出变量马达容积调速系统的控制方法的有效性。为拓展定量泵-变量马达容积调速系统应用领域奠定了理论基础。

外转子永磁轮毂电机的转速控制

针对电动车转速控制非线性的问题,提出一种电动车用外转子永磁轮毂电机转速的线性控制方案.依据霍尔效应理论及采用CORDIC算法进行轴角变换的方法,研究了一种新型传感器-磁编码器,利用该编码器对电机转速进行线性控制,并给出具体的设计方案和硬件电路.控制系统将电动车转把的转动范围从0°~90°拓宽到0°~360°,控制精度可达到10位,实现了电动车用外转子永磁轮毂电机转速的宽范围线性控制,克服了电动车转速非线性调节的缺陷.