基于状态反馈线性化的矩阵变换器非线性控制

针对矩阵变换器输出电流易受电网电压、负载不对称影响的问题,设计了一种基于状态反馈线性化的矩阵变换器非线性控制器,实现对输出电流的实时准确的跟踪。根据矩阵变换器的拓扑结构,构建矩阵变换器的输出端数学模型。利用Park变换将该数学模型变换为标准的仿射非线性系统,构建了反馈线性化控制器。利用MATLAB/Simulink将采用所设计的控制器的矩阵变换器与传统矩阵变换器进行仿真对比。仿真结果表明,设计的控制器有效地改善了系统在三相输入电压不对称、三相负载不平衡的非正常工况下的输出电流性能。将设计的控制器应用在搭建的矩阵变换器样机上,样机调试结果进一步说明了所设计的控制器的可行性。

矩阵变换器输入电流的状态反馈线性化控制

在电压不平衡和负载不平衡等非正常工况下,矩阵变换器(MC)的输入电流波形不稳定,总谐波畸变率较大,严重影响负载的安全运行。为此,设计了一种全新的基于状态反馈线性化的矩阵变换器非线性控制器。首先根据矩阵变换器输入侧的拓扑结构,构建了矩阵变换器的数学模型,经过Park变换,得到了标准的仿射非线性系统,验证它符合反馈线性化条件后将它转化成线性系统并设计出状态反馈线性化控制器。MATLAB仿真结果表明,该方法可以有效地改善矩阵变换器在三相输入电压不平衡、三相负载不平衡等非正常工况下的输入电流性能,降低总谐波畸变率。

感应电机Super-twisting算法定子磁链观测器设计

为了提高感应电机定子磁链的观测精确度,提出了一种基于Super-twisting算法的磁链观测方法,设计了定子磁链观测器,并应用到感应电机直接转矩控制中。依据滑模变结构控制的鲁棒性特点来抑制多输入多输出定子磁链观测器系统中的扰动。利用Super-twisting算法所需信息少的优点,设计了简单的控制律,从而更适合于实际工程应用。在对观测器稳定性进行分析时,将转速和耦合量看作扰动来处理,并给出了系统一致渐近稳定的充分条件。与常规电压模型法相比,基于Super-twisting算法的定子磁链估算值更加准确,且对电机定子电阻参数变化具有更强的鲁棒性。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。

机床主轴制动控制方式的改进设计

通常主轴电动机能耗制动的控制过程中 ,主轴加工辅助时间长 ,一旦制动失败易造成事故。文章提出了一种改进设计方案 ,并给出了具体 PL

基于PROFIBUS总线的机床数控系统接口设计研究

提出了一种基于PROFIBUS总线的机床数控系统接口设计方法,解决了数控系统与伺服间指令信息误差对数控系统性能的影响。设计了数控系统与伺服间基于PROFIBUS总线的机床数控系统数据结构。设计的数控系统接口具有传输距离远、结构灵活、抗干扰能力强、可扩展性好、易于网络化等特点。

一种基于CAN总线的机床数控系统接口设计研究

提出了一种基于CAN总线结构的嵌入式机床数控系统与伺服驱动器之间的通信接口的设计方法,解决了数控系统与伺服驱动器间指令信息误差对数控系统性能的影响。设计了数控系统与伺服驱动器间基于CAN总线的数据结构。设计的基于CAN总线的数控系统接口具有集成度高、结构灵活、可扩展性好、性价比高等特点。

基于模糊控制的直接转矩控制系统的仿真分析

针对感应电动机直接转矩控制中低速运行时定子电阻变化对系统性能影响较大的问题,提出了一种基于模糊PI控制的定子电阻估计方法。同时提出了一种基于模糊SVM技术的感应电动机直接转矩控制方案,该模糊控制器的输入为转矩误差、磁链误差的绝对值,输出为所选择的参考电压矢量的偏转角,最后对该方法进行仿真研究。仿真结果表明所提出的模糊直接转矩控制方案能够有效地改善感应电动机的低速性能,减小转矩脉动,并且具有很好的动态响应性能。

矩阵变换器输入侧电流的反步法控制

针对矩阵变换器输入侧电流易受到电网电压波动、负载变化的影响这一问题,提出了一种新的反步法控制策略,并应用于矩阵变换器上.通过PARK变换将矩阵变换器转化为dq坐标系下的数学模型,运用反步法控制策略设计了矩阵变换器输入侧电流的控制器,并和采用PI调节器的矩阵变换器进行了对比实验.仿真结果表明反步控制策略设计的控制器在负载变化及三相输入电源降落的情况下实现了对输入电流的快速跟随,谐波分析表明由反步法控制所带来的总谐波污染很小.将反步法控制策略用于数字信号处理器TMS320F2812进行编程实现,并进行带阻感负载的实验.结果表明矩阵变换器输入侧电流波形具有很高的正弦度.仿真及实验结果说明了反步控制策略的有效性、可行性.

感应电机二阶滑模次优算法定子磁链观测器设计

提出了基于二阶滑模次优算法的感应电机定子磁链观测方法,设计了定子磁链观测器,并应用到感应电机直接转矩控制中.本文设计的磁链观测器,通过准确的跟踪电流及其变化率,从而实现对转子磁链的准确估算,然后利用转子磁链与定子磁链的关系,估算出定子磁链.由于本文设计的定子磁链观测器是一个多输入多输出(MIMO)系统,稳定性分析非常复杂,为此将磁链估算误差的微分看作扰动处理,从而将MIMO的观测器模型分解成两个独立的单输入单输出(SISO)系统,简化了稳定性分析.将该观测器用于感应电机直接转矩控制中,达到了很好的控制效果.仿真和实验验证了该方法的有效性.

CAN总线技术在嵌入式机床数控系统中的设计应用

提出了一种基于DSP(TMS320F2812)的CAN总线结构嵌入式机床数控系统的设计方法,解决了数控系统与伺服间指令信息误差对数控系统性能的影响。设计了数控系统与伺服间基于CAN总线的数据结构。所设计的数控系统具有集成度高,结构灵活,可扩展性好及性价比高等特点。

考虑温度/功耗/热导之间相互作用的单循环迭代热分析算法

随着纳米工艺的不断改进,温度对漏电流功耗和热导的影响日益显著.考虑温度/功耗/热导相互作用的3D芯片热分析需要采用迭代方法对温度进行精确求解,即先用功耗密度向量和热导矩阵来求解温度向量,再用求解出来的温度向量来刷新功耗密度向量和热导矩阵.为了提高3D芯片热分析的效率,本文以一个设定温度值下的均匀热导矩阵作为预条件,先提出了一种双循环、内循环低迭代次数的高效求解算法TPG-FTCG.鉴于TPG-FTCG具有超快的内循环收敛速度,本文省去了TPG-FTCG算法的内循环部分,提出了一种单循环、低迭代次数的TPG求解算法TPG-Sli.基于GPU(Graphics Processing Unit)并行加速技术,本文编写并改进了TPG-Sli的GPU加速算法.实验数据表明:与采用经典高效的ICCG算法进行3D芯片热分析的TPG-ICCG算法相比,在足够小的误差范围内,TPG-Sli的GPU加速算法可以获得120倍的速度提升.

异步电机反馈线性化二阶滑模定子磁链观测器设计

为了提高异步电机定子磁链的观测精度,提出了基于反馈线性化的二阶滑模磁链观测方法,设计了定子磁链观测器,并应用到异步电机直接转矩控制中.为更准确的观测磁链,选取转子磁链为系统输出,运用微分几何理论将异步电机系统的输入/输出线性化,得到以转子磁链为输出的异步电机反馈线性化模型.在此基础上设计基于Super-twisting算法的二阶滑模转子磁链观测器,实现对转子磁链的准确估算,并对所设计的观测器进行稳定性分析.然后再利用转子磁链与定子磁链的关系,估算出定子磁链.将该观测器用于异步电机直接转矩控制中,达到了很好的控制效果.仿真与实验结果验证了该方法的可行性和有效性.

全数字交/直流一体化伺服系统研究

介绍了一种既可以驱动交流电动机 ,又能用于直流电动机的伺服驱动系统的原理、构成和特点。

俄罗斯ТФ1271加工中心的数控改造

针对俄罗斯ТФ１２７１加工中心提出了一套经济实用的改造方案，对改造中遇到的主轴电机步进、主轴换档、联轴节配合间隙对机床精度的影响等问题给出了分析解决方案。

液压原木旋切机床的数控化改造设计

针对传统的液压原木旋切机床板材加工精度低、效率差、结构复杂的问题,提出并介绍了一种基于交流伺服系统的液压原木旋切机床的数控化改造方案,该方案可以有效地提高旋木机床的板材加工精度及加工效率,该方案以较低的成本将液压原木旋切机床改造升级为高档数控原木旋切机床。

PLC实现机床主轴的换挡控制

机床主轴系统采用３相异步电动机用滑移齿轮进行变速时，容易造成换挡过程的顶齿现象，本文给出了一种主轴电动机步进控制的方法进行换挡，避免了换挡过程的顶齿现象。

TMS320F240在数字伺服控制系统中的应用

本文介绍了Ti公司新近推出的DSP芯片TMS320F240在数字伺服系统设计中的应用,给出了它在伺服系统速度检测、电流检测、空间矢量PWM形成方面的具体应用方法。

矩阵变换器输入侧端口受控耗散哈密尔顿算子建模及无源控制

矩阵变换器无中间直流环节,易受电网扰动和负载扰动的影响.针对这一问题,本文设计了矩阵变换器输入侧无源性控制器以改善控制系统特性.首先,在直–交坐标系下建立输入侧的端口受控耗散哈密尔顿(port-controlled Hamiltonian with dissipation,PCHD)算子模型.然后,设计了基于互联和阻尼配置的无源性控制器,用来实现对输入电流快速准确的跟踪.重新配置了系统的平衡点,通过注入阻尼提高系统的收敛速度,并从理论上对闭环系统的渐进稳定性进行了分析.仿真结果表明,系统在非正常工况下仍能保证输入电流为正弦,相比传统偏差修正法,该控制策略具有更好的动态性能和抗干扰能力.

基于FNTSM的感应电机定子磁链观测器研究

针对感应电机直接转矩控制方法存在的定子磁链电压模型积分漂移、无法建立初始磁链和低速时观测精度低,以及磁链的电流模型精度与电机转速相关、易受电动机参数影响等问题,提出基于快速非奇异终端滑模(fast nonsingular terminal sliding mode,FNTSM)的定子磁链估算方法,通过跟踪感应电机的定子电流来观测定子磁链.该方法可使系统全局快速收敛且具非奇异性,在高阶滑模控制律中通过积分作用可有效减小系统的抖振.仿真结果表明,基于终端滑模的定子磁链观测可快速跟踪实际电流,估算出定子磁链,且鲁棒性强.

机床主轴进给驱动系统新型脉宽调制方法研究

文章提出了一种可用于数控机床主轴进给驱动系统的新型空间矢量PWM(SVPWM)控制方法,该方法实现简单、实用性强,在保留了常规SVPWM的优点基础上,通过改变注入零矢量时间的方法,可进一步降低调速系统功率器件的开关频率和开关损耗。文章给出了这种SVPWM方法的实现思路,并结合DSP进行了实验研究,实验结果证明了该方法的有效性。