基于平滑GMS模型和改进扩张状态观测器的复合摩擦补偿

摩擦力是影响直线伺服系统低速运行与点对点定位精度的主要非线性扰动。广义麦克斯韦(generalized Maxwellslip,GMS)摩擦模型虽然可以准确描述摩擦特性用于前馈补偿,但其存在切换点过渡时振荡的问题,同时易受测量噪声和摩擦参数变化等影响。为此,该文提出基于平滑GMS模型和改进扩张状态观测器(extended state observer,ESO)的复合摩擦补偿策略。首先,引入过渡用双曲正切函数以解决GMS模型中在切换点的反复穿越问题,并给出该模型的离线辨识方法。其次,设计基于模型信息的四阶ESO补偿剩余摩擦力与未知扰动,并引入切比雪夫滤波器整定观测器增益,以降低扰动观测与噪声敏感之间的冲突。为验证所提摩擦补偿策略的有效性,在小型高精度永磁同步直线电机定位平台上进行定位实验。实验结果验证了所提摩擦补偿策略的可行性和有效性。

适用于HVDC和HVAC高效稳定互联的MMC双端口电网形成控制

针对不同类型电网互联时互联电力变换器IPC(interconnecting power converter)控制模式复杂、控制难度大等问题,提出一种用于互联多个高压直流和高压交流子电网的IPC新型电网形成GFM(grid-forming)控制方法。该方法利用模块化多电平变换器MMC(modular multilevel converter)同时控制其AC和DC端电压,并提出2个双端口GFM MMC控制策略。针对单端口GFM控制和所提双端口GFM控制进行仿真对比,结果表明,与单端口GFM控制相比,双端口GFM控制方法对突发事件(如线路和发电机停运等)的处理更具弹性,且不需为电网中的IPC端口选择GFM或电网跟随GFL(grid-following)的控制方式。

电机转子位置检测方案评述

转子位置实时检测是调速系统实现闭环控制的重要组成环节,传统的以安装位置传感器的交流调速系统已不能适应当前科技发展和实际应用的需要,无位置检测技术成为对调速系统研究的热点。文中就几种典型的无位置检测方案作了原理性的介绍,并对各种方案进行了客观的评估。

两相混合式步进电动机闭环控制的研究

提出了一种利用步进电机磁阻变化实现转子位置检测的新方法 ,在此基础上设计了两相混合式步进电动机微机闭环控制系统 ,通过调节超前角实现了对电机转速的控制 ,实验证明了这种闭环控制方法的可行性。

机器人关节用永磁交流伺服电机设计新方法

提出了一种机器人关节永磁交流伺服电机场路结合设计的新方法。用磁路设计法确定电机的主要尺寸,然后用二维有限元法计算电机的空载和负载磁场分布,得到电机的参数和性能,根据性能要求对电机结构尺寸调整。实践证明这种方法快速准确,为永磁交流伺服电动机设计提供了新思路。

一种新型内置位置传感器的研究

本文提出了一种应用于混合式步进电机闭环驱动的内置位置传感器技术 ,利用气隙比磁导法分析了这种新型传感器的工作原理 ,在此基础上提出了利用步进电机磁阻变化实现连续转子位置的检测方法。这种内置位置传感器为实现步进电机自同步闭环控制奠定了基础。

永磁伺服电动机优化设计分析

对永磁伺服电动机优化设计若干问题进行了探讨。首先用分段计算法对斜极式永磁伺服电机进行有限元分析,得出斜极使反电势波形和转矩波动得到有效改善;其次采用闭口槽可以降低定位转矩和转矩波动;最后定性分析有关一体化充磁机的充磁头扭斜角度存在误差时造成反电势谐波和转矩波动变化。

内置位置传感器混合式步进电机驱动系统

提出了一种应用于混合式步进电机闭环驱动的内置位置传感器技术，利用气隙比磁导法分析了这种新型传感器的工作原理，在此基础上提出了利用步进电机磁阻变化实现连续转子位置的检测方法。实验结果验证了理论分析的正确性。这种内置位置传感器为实现步进电机自同步闭环控制奠定了基础。

永磁同步电机电流预测控制电流静差消除算法

永磁同步电机电流环控制性能是决定驱动系统性能的核心因素。电流预测控制能够使永磁同步电机电流控制获得良好的动态响应,但是控制器电机模型参数与实际电机参数不一致会引起电流静差,导致系统效率降低,无法输出额定转矩,以及无法工作在力矩控制模式等问题。该文根据永磁同步电机预测控制模型,详细分析了控制器电机模型参数误差对电流控制的影响,并提出了一种静差消除算法。这种方法主要适用于控制器中电机模型电感及磁链参数不准的情况,通过在d轴电流控制中加入误差积分作用,并根据q轴电流的响应,动态调整控制器电机模型磁链参数,消除了控制器电机模型参数不准引起的静差。通过仿真分析和在3.3 k W永磁同步电机驱动平台上的实验,验证了该算法的有效性。

永磁同步电机无位置传感器混合控制策略

转子位置混合观测策略对于实现无传感器内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)全速域运行非常关键。针对IPMSM无传感器矢量控制系统,提出一种由高频信号注入法与反电动势模型法的位置误差信息相融合的混合观测方法。低速运行时注入脉振高频电压信号,通过对高频电流幅值处理获得转子位置误差信号,中高速运行则通过反电动势模型滑模观测器获得位置误差信息,对两种方法所得位置误差信号进行归一化处理,并根据运行转速对归一化后的位置误差信号以加权的方式进行信息融合。通过一个软件锁相环获取混合位置观测值,并分析混合观测器的稳定性及参数设计。最后通过2.2kW IPMSM无传感器矢量控制系统验证了控制策略的有效性。

永磁交流速度伺服系统抗饱和设计研究

传统的AW算法属于“二步法”设计,但有2个本质的缺陷:①控制器补偿系数具有较大的随意性;②系统综合困难,即补偿后闭环系统没有明确的动态品质。针对传统的AW设计的问题,该文采用基于状态跟踪的AW设计方法。该方法通过理想线性模型及其控制器参数便可直接获得补偿器的参数,补偿器不受外部参考输入和状态限制的影响。这就意味着一旦系统线性控制器设计完成,非线性补偿器也就随之确定,并且使系统具有最优的补偿效果。通过与PI控制器传统AW设计方法的对比研究验证了该方法的有效性。仿真与实验结果表明该方法在永磁交流速度伺服系统获得了良好的控制效果。

控制系统Anti-Windup设计综述

综述了Anti-W indup算法的发展过程,以及大致的分类情况和各种方法的应用特点。不同角度定义的W indup现象会产生不同类型的Anti-W indup算法结构,大致可将其分为:线性结构和非线性结构算法。线性结构算法又产生两种主要类型:传统的Anti-resetW indup和条件作用。线性结构Anti-W indup算法一般符合两步法设计原则,但由于其分步设计原则,忽略了线性控制器和非线性补偿环节是同时作用在系统闭环响应中,造成了系统综合困难,即补偿后的系统性能没有明确的数学表达。针对这一问题,众多学者在线性结构算法的基础上提出了不同的设计方案,理论上取得了许多成果,可以在补偿器设计的同时得到预期的动静态性能。但是,由于事先设计的算法过于复杂,制约其在应用领域的推广,因而应用最为广泛的还是传统的Anti-resetwindup算法。如何简化事先设计算法推广其应用或改进传统的Anti-resetwindup算法直接获取最优补偿效果将是今后该领域研究的主要方向。

基于FPGA的绝对式编码器智能接口设计

实现了一种基于FPGA的绝对式码盘智能接口,用以进行绝对式编码器和伺服驱动器的DSP处理器之间的通讯。该接口完全可以替代价格昂贵的专用接口芯片,降低产品成本。

仿人机器人一体化关节微小型伺服控制器的研制

对仿人机器人一体化关节驱动的技术要求，基于永磁同步电机（PMSM）的矢量控制原理，从电机驱动、电源系统、电流采样和印刷电路板等方面进行了创新性、微小型化设计，研制出了两种可用于机器人关节驱动的微小型高性能伺服控制器，给出了各部分功能模块的设计方法和解决方案。实验结果表明，所设计的伺服控制器的体积、重量满足微小型化要求，而且控制速度、精度高，具有很强的通用性、可扩展性和可移植性，适用于多种机器人控制，对于微小型驱动控制技术的自主创新及产业化具有重要的理论和实践价值。

基于TMS320F2808的高精度绝对式光电编码器串行接口设计

利用DSP的SCI接口实现与编码器之间的通信。接口省去了昂贵的专用解码芯片,仅依靠DSP实现电机驱动和编码器数据接收,大大简化了系统设计,降低产品成本。

控制系统Anti-Windup设计综述

本文从阐释windup现象入手,逐步介绍Anti-Windup算法设计的发展过程及其主要结构。从不同的角度定义的windup现象会产生不同类型的Anti-Windup算法结构,本文大致将其分为两大类:线性结构和非线性结构的算法。线性结构算法又产生两种主要类型:传统的Anti-reset Windup和条件作用(Conditioning Technique)。Anti-Windup算法设计一般都符合两步法设计(Two-Step Design)原则,但由于其分步设计原则造成系统综合(System Synthesis)困难,针对这一问题,众多学者在线性结构算法的基础上提出不同的设计方法。但是,由于事先(priori)设计的算法过于复杂,在应用领域的推广还存在一定的问题。

基于自适应参数预测的SPMSM非线性电压在线补偿策略

PWM电压源型逆变器驱动表贴式永磁同步电动机的输入电压在较低的转速下会存在非线性畸变,而且这种电压非线性畸变会随着运行条件,如温度、电流方向以及功率器件的非理想特性呈现非线性变化,并将导致电机电流畸变,影响永磁同步电动机控制性能的提高。本文分析了非线性电压畸变的产生机理,提出一种考虑表贴式永磁同步电动机电阻和电感参数不确定性的基于自适应参数预测的非线性电压在线补偿策略。实验结果表明,该方法可以有效改善PWM电压源逆变器驱动表贴式永磁同步电动机的输入电压性能,提高了电机电流的正弦度。

基于双脉冲更新方式的死区补偿方法及其实现

介绍了一种基于双脉冲更新方式的死区补偿方法,根据电流极性,在每个PWM周期两次改变占空比时间,补偿死区效应造成的影响。并将此方法应用在以ADMCF328型DSP为核心的感应电机控制系统中,实验波形证实了该方法的有效性。

基于DSP和FPGA的永磁交流伺服系统研究

介绍了永磁同步电动机实现控制算法的模块化设计。针对永磁交流伺服系统中存在的抑制负载转矩扰动和低速下的实时速度检测问题,采用了基于自适应扰动观测器的统一方法加以解决。实验结果证明了所研究算法的有效性。

音圈电机结构优化及应用综述

音圈电机是一种不需要任何机械传动环节,就可以将电能转化为直线运动机械能的直线电机。由于具有结构简单、体积小、响应速度快、定位精度高、易于控制等优点,音圈电机广泛应用于国民经济的诸多领域。该文首先简述音圈电机的理论基础,阐述音圈电机的工作原理、结构分类以及各结构的特点;然后,结合国内外学者对音圈电机的结构优化,对音圈电机提高力常数和定位精度的方法进行归纳总结;最后,对音圈电机的主要应用领域进行综述,并对其发展趋势和研究热点进行讨论和展望。