SVPWM方法在磁轴承开关功放中的设计及应用

永磁偏置磁轴承需要磁轴承线圈流过双极性电流,因而开关功放多采用全桥结构,而全桥结构的开关功放功率管数量多,导致其功耗大和可靠性低等。本文采用新型三桥臂开关功放主电路拓扑结构,通过DSP和FPGA的数字系统实现了空间矢量PWM(SVPWM)的调制方法。实验结果表明,这种方法相对于全桥结构两电平调制方法具有低纹波电流的优点,可以大大降低磁轴承的涡流损耗,相对于全桥结构三电平的开关功放具有减少了功放管数量和减小了功放体积的优点,可以进一步降低开关损耗,同时功放管数量的减少可增加系统的可靠性。

基于低成本多传感器的自适应组合滤波

研究了基于硅微机电系统(MEMS)陀螺、加速度计及磁阻式磁强计组合的微小型飞行器用姿态航向参考系统。针对传统航姿算法无法保证微小型飞行器在长时间、高机动情况下以较高精度保持姿态航向的问题,提出了一种基于低成本多传感器的自适应组合滤波算法。该算法首先通过对运动加速度和磁干扰进行建模并将其引入状态方程来保证载体在长时间高机动情况下依然保持较高的姿态航向精度。其次,采用联邦滤波模式降低运动加速度与磁干扰之间的相互影响,提高算法的精度和可靠性;通过对子滤波器专有状态量的估计方差阵P和量测方差R进行自适应设计,保证不同机动状态切换时算法的稳定性一致。用不同的组合算法进行了半物理仿真试验对比,结果表明,与传统算法相比,该算法在平飞和长时间盘旋飞行条件下均具有较高的精度和鲁棒性。

磁悬浮飞轮磁轴承系统变增益H_∞控制器设计

针对磁悬浮飞轮转子的陀螺效应问题和转子不平衡质量引起的同频扰动问题,在对磁悬浮飞轮进行了系统分析与建模后,将转速变化引起的陀螺项看作系统的参数变化项,将转子系统看作是线性参变(LPV)转子系统,应用凸优化原理和线性矩阵不等式方法(LMI)设计了变增益H∞控制器。仿真结果表明:由于在控制器设计时考虑了陀螺效应和同频干扰的影响,系统在减少了保守性的基础上具有很好的动静态特性和鲁棒性。

一种永磁偏置磁轴承容错方法的试验研究

磁轴承控制系统的结构复杂,单个磁轴承控制通道的损坏都会导致磁轴承系统整体失效,其可靠性问题成为制约其应用于要求严格场合的瓶颈问题。为提高磁轴承系统的可靠性,提出一种采用电流分配阵的容错控制方法。该方法针对一种采用Homopolar磁极结构的永磁偏置径向磁轴承的磁悬浮飞轮,通过磁路分析和力不变原理,求解一路线圈或相应功放系统故障情况与正常工作情况下的控制电流关系,进而得到故障情况下的电流分配矩阵。该方法具有原理简单、易于工程实现的特点。试验结果表明:该方法能够在磁轴承线圈(功放)损坏的情况下实现磁悬浮飞轮的静态悬浮和升速,实现了磁轴承线圈(功放)系统的容错控制,提高了磁悬浮飞轮磁轴承系统的可靠性。

磁悬浮反作用飞轮中磁轴承的H_∞控制与仿真研究

对外转子、大转动惯量、小跨距的磁悬浮反作用飞轮进行了系统分析与建模,设计了基于混合灵敏度函数的H∞控制器,并给出了H∞控制器和PID控制器的S-T特性仿真曲线和阶跃仿真曲线。通过对两种控制器相关项的比较,得出:基于H∞理论的控制器比传统的PID控制器具有更好的动态性能、更强的扰动抑制能力和更好的鲁棒性。

横向磁通永磁直线电机损耗的研究

针对三维磁场下的横向磁通永磁直线电机定子铁心损耗和永磁体涡流损耗展开研究,首先给出了电机空载时的三维磁场分布图及各点的磁密波形变化规律,分析在匀速运动下速度大小、负载电流大小以及电流超前与滞后控制方式对电机定子铁心损耗的影响;其次给出了横向磁通永磁直线电机三维涡流场的数学模型,通过有限元数值计算分析空载、负载两种情况下涡流损耗随速度的变化规律;最后搭建了电机铁心损耗实验平台,通过样机空载实验与数值计算结果对比,验证铁心损耗数值计算的合理性。

横向磁场永磁直线电机连续往复运行时温度场计算与分析

根据横向磁场永磁直线电机在直线运动系统中的具体应用,对连续往复运行工况下电机的温升特性进行了研究。在综合考虑电机结构和运行状态特殊性的基础上,首先,建立横向磁场永磁直线电机包含机壳端盖在内且计及电枢绕组三维结构的温度场计算模型;其次,应用传热学理论,在考虑电机热源、工作状态和电机各部分热交换等因素的前提下,给出电机中材料的热传导系数、比热容以及各个表面散热系数的确定方法,同时,给出动子表面的散热系数、气隙间动子外表面和定子内表面的散热系数随速度的变化规律;最后,计算电机在连续往复运行工况下的瞬态温度场,并通过样机实验对温度场的计算结果进行了验证。

GAL在MCS-51单片机多机系统中的应用

本文介绍了一种用可编程逻辑器件———GAL来实现多单片机系统协调工作的方法。该方法具有成本低、可靠性高、简单易用等特点。

多领航者网络化系统的动态群集运动

针对时变动态切换拓扑下具有多个领航者的网络化系统群集运动问题,本文分别给出了一阶/二阶网络化系统的控制算法,并对所提出的控制算法进行了理论分析.运用现代控制理论、代数图论和矩阵论等分析工具,研究了当通信拓扑为动态联合连通时,系统可以实现群集运动,即系统的运动轨迹都收敛到由多个领航者构成的凸包中.通过对系统信息拓扑连通部分的进一步研究,得到了二阶网络化系统群集运动的约束条件.最后应用仿真实验验证了结论的正确性.

磁悬浮飞轮转子系统的现场动平衡方法

针对磁悬浮飞轮的转子平衡后转动效果不理想、转子平衡过程复杂等问题,提出了一种基于磁轴承系统特性的现场动平衡检测方法。该方法通过考虑电磁力的影响,进行转子系统的整体动平衡,而非转子本身的动平衡。通过分别检测转子平动的最大位移和相位、转子转动的最大位移和相位,分别得到等效力/力偶不平衡质量的大小和相位,实现了整体不平衡量的现场检测和飞轮转子系统的高精度平衡。试验结果表明,该方法能有效提高飞轮转子系统的平衡精度,转子的跳动量、磁轴承的控制电流以及飞轮轮体的振动量显著减小。

Containment Control for First-Order Multi-Agent Systems with Time-Varying Delays and Uncertain Topologies

Containment control of first-order multi-agent systems with uncertain topologies and communication timedelays is studied. Suppose system topologies are dynamically changed, a containment control algorithm with time-varying delays is presented. The stability of the control algorithm is studied under the assumption that communication topologies are jointly-connected, and constraint condition of distributed containment control for delayed multi-agent systems is derived with the aid of Lyapunov–Krasovskii function. Simulation results are provided to prove the correctness and effectiveness of the conclusion.