采用改进遗传算法优化LS-SVM逆系统的外转子无铁心无轴承永磁同步发电机解耦控制

为了实现外转子无铁心无轴承永磁同步发电机(outer rotor coreless bearingless permanent magnet synchronous generator,ORC-BPMSG)的精确控制,提出一种基于改进遗传算法(improved genetic algorithm,IGA)优化最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LS-SVM)逆系统的解耦控制策略。首先,基于ORC-BPMSG的结构及工作原理,推导其数学模型,并分析其可逆性。其次,建立LS-SVM回归方程,并采用IGA优化LS-SVM的性能参数,从而训练得到逆系统。然后,将逆系统与原系统串接,形成伪线性系统,实现了ORC-BPMSG的线性化和解耦。最后,将提出的控制方法与传统LS-SVM逆系统控制方法进行对比仿真和实验。仿真和实验结果表明:所提出的控制策略可以较好地实现ORC-BPMSG输出电压和悬浮力、以及悬浮力之间的解耦控制。

无轴承电动机神经网络逆系统解耦控制关键技术发展

无轴承电动机利用一套新的悬浮力绕组产生悬浮力,使无轴承电动机成为一种多变量、强耦合的非线性系统,如何实现转速与径向位移以及径向位移之间的动态解耦控制是无轴承电动机稳定运行的关键要素之一。神经网络逆系统具有以任意精度逼近非线性函数的能力,可以有效实现无轴承电动机的解耦控制。阐述了无轴承电动机悬浮力产生的原理以及神经网络逆系统解耦原理,从纯神经网络逆系统、神经网络逆系统结合智能控制器等方面分析了国内外无轴承电动机神经网络逆系统解耦控制策略的研究现状,归纳了无轴承电动机在使用神经网络逆系统进行解耦控制时的共同和不足之处,总结了无轴承电动机神经网络逆系统解耦控制的一般设计方法,并对神经网络优化、在线训练、抗干扰能力等关键技术发展趋势进行了展望。

基于ICPSO优化的PMa-BSynRM神经网络逆系统解耦控制

针对永磁辅助式无轴承同步磁阻电动机(PMa-BSynRM)存在的强耦合和非线性问题,以及神经网络逆系统解耦控制收敛速度慢和易陷入局部极值的问题,提出了一种将BP神经网络与改进混沌粒子群优化(ICPSO)算法相结合的PMa-BSynRM解耦控制方法。基于PMa-BSynRM的结构和工作原理建立转矩和悬浮力的数学模型并进行可逆性分析,再建立BP神经网络作为逆系统,利用ICPSO算法优化其初始连接权值,通过仿真验证优化效果,经过充分训练后,将BP神经网络与原系统串联形成伪线性系统,从而实现PMa-BSynRM的解耦控制。仿真及试验结果表明,采用ICPSO算法优化的BP神经网络逆系统收敛速度和解耦性能均优于传统神经网络逆系统,改善了PMa-BSynRM的动态与静态性能。

无轴承无刷直流电机的研究、应用及发展趋势

无轴承无刷直流电机是采用了无轴承技术的高性能无刷直流电机,它不仅具有无刷直流电机体积小、效率高、维护简便、调速性能好等特点,还兼备磁轴承无摩擦、无需润滑、洁净和寿命长等优点。该文首先介绍无轴承无刷直流电机悬浮力产生原理;其次针对国内外无轴承无刷直流电机已开展的研究工作,对其关键技术的研究现状进行归纳总结;然后阐述该电机在血液泵、飞轮储能等应用领域的研究;最后,为了提升无轴承无刷直流电机的性能,分析其现存的问题,展望无轴承无刷直流电机未来的发展趋势。

基于BP神经网络左逆的无轴承永磁同步电机无位移传感器运行控制

针对无轴承永磁同步电机使用机械式位移传感器存在体积大、成本高和可靠性下降等问题,提出一种基于BP神经网络左逆的转子径向位移观测方法。首先,建立径向位移与悬浮力绕组磁链的子系统,证明其左可逆性,利用BP神经网络的拟合能力构建该子系统的左逆模型,实现对径向位移的观测。其次,为提高位移观测的精度,采用二阶广义积分器观测磁链。然后,在位移观测和磁链观测的基础上,基于直接转矩和直接悬浮力控制策略,构建无轴承永磁同步电机无位移传感器的控制系统,最后进行仿真和实验研究。实验结果表明,该方法能有效观测转子径向位移,验证了其准确性和可行性。

基于HJI理论的无轴承异步电机悬浮系统滑模鲁棒控制

为了实现对无轴承异步电机悬浮系统动态解耦控制,提出一种基于HJI理论无轴承异步电机悬浮系统滑模鲁棒控制方法。在悬浮系统建模时,将系统不确定性以及外界扰动考虑其中,并通过设计合适的滑模控制律满足HJI不等式鲁棒条件来确保控制系统的稳定性;最终,该方法实现无轴承异步电机悬浮系统动态解耦控制并提高了系统的稳定性和抗扰动性能。仿真和试验结果证明了该方法的有效性,能够实现两自由度无轴承异步电机径向悬浮力之间解耦控制。

基于模糊神经网络逆系统的无轴承永磁同步电机解耦控制

无轴承永磁同步电机是一个多变量、非线性和强耦合的系统,因此实现转矩和径向悬浮力的动态解耦是无轴承永磁同步电机实现稳定高速高精度运行的关键。提出一种基于模糊神经网络逆系统的新型解耦控制方法,介绍了无轴承永磁同步电机基本结构和工作原理基础,并建立无轴承永磁同步电机转矩和悬浮力的数学模型。在对数学模型进行可逆性分析的基础上,采用模糊神经网络构建一个有效的逆系统,通过将逆系统与原系统串联,使原非线性系统解耦为3个单输入–单输出子系统,并同时设计了闭环控制器。对所设计的控制系统进行仿真和实验研究。仿真和实验结果表明,这种解耦控制方法可以实现无轴承永磁同步电机转矩和悬浮力之间的解耦控制,并具有良好的动态性能和稳定性。

赖氨酸发酵过程关键变量多模型软测量建模及其在线监控系统设计

针对目前赖氨酸生产过程中发酵产物品质参量难以实时测量,现有软测量模型精度不高、鲁棒性差的问题,提出了一种基于ISCA-LSSVR的赖氨酸发酵过程多模型软测量方法.首先,利用改进的满意聚类算法(ISCA)将样本数据集划分为c个子集;其次,利用最小二乘支持向量回归机(LSSVR)对每个子集分别构建子模型;随后,利用粒子群优化算法和退火算法协同优化模型参数;然后,加权融合各子模型输出得到最终系统输出;最终,设计了由上位机数据处理模块和下位机数据采集模块共同组成的赖氨酸发酵过程关键变量的智能实时监控系统.试验仿真结果表明,相较于传统单一LSSVR预测模型,ISCA-LSSVR模型对产物、基质、菌体质量浓度的预测精度分别提高了5.01%、3.62%和6.78%,模型泛化能力得到了较大提高.

基于改进连续隐马尔可夫模型的六极径向主动磁轴承转子位移软测量

针对磁轴承系统中位移传感器带来的成本高、体积大和可靠性差等问题,该文提出一种基于改进连续隐马尔可夫模型的六极径向主动磁轴承转子位移软测量的方法。首先介绍六极径向主动磁轴承的结构和工作原理,并用麦克斯韦张量法推导了径向悬浮力的数学模型。然后,分析连续隐马尔可夫模型的原理,并将其应用在磁轴承转子位移预测上。采用遗传算法优化连续隐马尔可夫模型的初始模型参数,同时采集位移和电流数据,并建立样本数据库,由此训练出改进的连续隐马尔可夫模型,建立六极径向主动磁轴承转子位移软测量模型。接着,构建该软测量模型的仿真系统,并进行转子的起浮和抗干扰等仿真分析,改进连续隐马尔可夫模型的预测精度可达实际值的93.37%,较传统连续隐马尔可夫模型提高了18.57%,综合预测能力和抗干扰性能更强。最后搭建实验平台进行验证实验,证明了该方法的可行性与可靠性。

交流径向-轴向六极混合磁轴承结构及其悬浮力特性分析

为降低三极混合磁轴承径向悬浮力的非线性并进一步降低磁轴承的功耗和成本,提出一种交流径向–轴向六极混合磁轴承。首先介绍交流径向?轴向六极混合磁轴承的结构和工作原理,推导其径向、轴向悬浮力的数学模型;其次,根据数学模型重点分析径向悬浮力线性度及耦合特性,利用有限元分析软件分别对其径向、轴向悬浮力进行仿真分析验证,并与三极混合磁轴承作相关参数对比。最后构建实验平台进行悬浮和扰动测试。研究结果表明:交流径向?轴向六极混合磁轴承径向悬浮力模型可等效为线性模型;轴向位移产生的磁阻力能将转子稳定悬浮于轴向平衡位置。

三自由度六极混合磁轴承线性/非线性自抗扰切换解耦控制

为实现三自由度六极混合磁轴承高精度非线性解耦控制，提出一种线性/线性自抗扰切换控制策略。首先，介绍了三自由度六极混合磁轴承的基本结构，利用等效磁路法推导了悬浮力数学模型；其次，分析了线性自抗扰控制和非线性白抗扰控制各自的优缺点，并提出一种切换控制策略；在此基础上，设计了线性／非线性自抗扰切换控制器对三自由度六极混合磁轴承系统进行解耦控制，并提出一种简便的参数整定方法。最后，构建了线性／非线性自抗扰切换控制系统的仿真模型与实验平台，仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。

六极径向–轴向主动磁轴承电磁特性分析及实验研究

提出一种由三相逆变器驱动的六极径向–轴向主动磁轴承,与三极径向–轴向主动磁轴承相比,该磁轴承具有乘载力大、径向两自由度之间没有磁路耦合等优点。首先详细介绍六极径向–轴向主动磁轴承的基本结构、磁路、工作原理,并推导出其数学模型;然后,对其电磁特性和最大承载力进行有限元仿真分析。与三极径向–轴向主动磁轴承的分析结果相比,六极径向–轴向主动磁轴承的承载力提高了约33%,径向两自由度之间不存在磁路耦合,并解决了力–电流特性的非线性问题。最后,在样机的基础上进行验证实验和静态悬浮实验,验证了六极径向–轴向主动磁轴承的性能。实验结果表明,六极径向–轴向主动磁轴承的性能优于三极径向–轴向主动磁轴承,验证了理论分析的正确性。

基于新型磁链观测器的无轴承永磁薄片电机直接控制

将直接转矩控制理论和方法应用于无轴承永磁薄片电机,并借鉴该思想,构建转子位移和径向悬浮力双闭环控制系统。同时,针对传统直接控制系统中,磁链观测精度低的弊端,引入一种基于锁相环原理的磁链观测器,用于改善电机低速运行时的性能。首先推导了无轴承永磁薄片电机转矩和径向悬浮力数学模型。其次,设计锁相环磁链观测器,并阐述直接控制实现算法,构建基于锁相环磁链观测的无轴承永磁薄片电机直接控制系统。运用Matlab/Simulink模块对控制系统进行仿真,仿真结果验证了数学模型和控制算法的正确性。最后,将该控制策略用于一台4kW样机。实验结果表明,与传统直接控制相比,所提出的直接控制策略不仅能有效提高转矩和悬浮力控制精度,同时具有良好的动、静态性能。

一种新型异极径向混合磁轴承参数设计及性能分析

为了提高现有的径向混合磁轴承在单位体积内产生的悬浮力大小以及降低磁轴承制造成本,设计了一种新型异极径向混合磁轴承。与现有磁轴承相比,该磁轴承具有结构紧凑、体积小、单位承载力大和功耗低等特点。首先分析了该磁轴承工作原理,并运用经典的等效磁路法建立了数学模型。据此数学模型分析了该磁轴承的最大承载力,同时给出了磁轴承参数设计方法。然后采用有限元仿真分析的方法和稳定悬浮及扰动试验对该磁轴承的相关参数和性能进行了分析及试验验证。仿真和试验结果表明:该新型径向混合磁轴承可产生的悬浮力大,悬浮力与电流以及转子位移的线性程度高,可达到设计要求。

磁轴承滑模控制研究综述

磁悬浮轴承是一个不稳定的强非线性系统,滑模控制方法适合于非线性强、参数不确定的磁轴承系统,对滑模控制在磁轴承中的研究进行综述。首先,对国内外的研究现状进行了阐述;然后,通过对滑模控制方法在磁轴承中的应用方式进行总结,研究表明,滑模控制主要用于提高鲁棒性,观测系统状态量,抑制转子不平衡振动和转子陀螺效应,而解决滑模控制的抖振问题是研究重点;最后,通过综合磁轴承控制和滑模控制的特点,推断出滑模控制的抖振、自适应能力、控制精度、高速控制以及多自由度的整体控制是今后研究的发展趋势。

一种同步整流的LED车灯驱动电源及其电磁兼容实验

目前LED光源在汽车照明的应用越来越多,但LED车灯驱动仍存在着效率低及其电磁兼容实验难以通过的问题。本文介绍了一种基于ALT80800芯片的LED车灯驱动电源方案,重点阐述了其同步整流调节的设计,大大提高了它的工作效率。针对LED车灯整灯,进行了相关的电磁兼容实验,并对实验结果做了分析,使其符合汽车照明应用标准,有助于该LED车灯驱动方案的市场应用。

基于改进ILC的蛋白酶发酵过程pH值控制方法

针对海洋蛋白酶(MP)发酵过程中,产酶菌株YS-80酸碱度难以稳定控制在最优范围内的问题,提出一种基于改进迭代学习控制(ILC)的pH值控制方法。分析MP发酵过程动力学模型,确定控制变量;对BP神经网络进行训练和测试,得出迭代学习控制器的增益参数与控制误差之间的映射关系,采用优化后的人工鱼群算法(AFSA)实现增益参数的动态跟踪;建立MP发酵过程pH值迭代学习控制模型,解决YS-80产酸曲线和生长曲线未知的难题。仿真结果表明:该控制方法对基质浓度、菌体浓度的跟踪误差小于0.669 g/L,对相对酶活的跟踪误差小于0.98%,鲁棒性与响应速度良好。

新型转子结构的三自由度混合磁轴承损耗分析

为减少六极径向-轴向混合磁轴承(radial-axial hybrid magnetic bearing,RAHBM)高速下转子产生的损耗,提出了一种部分叠片的转子结构.首先,用等效磁路法推导了六极RAHMB的悬浮力数学模型,依据该模型设计磁轴承结构参数,对不同转子叠片深度下的铁损和悬浮力进行仿真分析,选择叠片深度最优值;然后,在有限元仿真软件中设定转子转速为50 000 r/min,向六极RAHMB分别施加径向和轴向最大控制电流,分析磁轴承产生最大承载力情况下实心转子与部分叠片转子的损耗;最后,对部分叠片转子在正弦扰动电流下的涡流损耗和磁滞损耗进行计算和仿真.研究结果表明:在产生最大承载力条件下,部分叠片转子结构能够将损耗降低69.7%,虽然轴向承载力减小了14.7%,但仍能够满足设计要求;部分叠片转子可将正弦扰动电流下铁损降低55.4%.

Modeling of bearingless permanent magnet synchronous motor based on mechanical to electrical coordinates transformation

A bearingless permanent magnet synchronous motor(BPMSM)has two sets of stator windings,torque windings and suspension force windings.By analyzing the flux linkage intersection between the two sets of windings,a method of transforming mechanical coordinates to electrical coordinates is put forward.According to this method,flux linkage equations and voltage equations of the two stator windings are derived.The electromagnetic torque equation of the BPMSM is derived based on the analysis of the role of Lorentz force in the BPMSM.After analyzing the mathematical formula of various sort radial forces in the BPMSM,a complete function of radial suspension forces for the BPMSM is obtained.Finally,an experimental system control diagram and some test results are discussed.This mathematical model provides a theoretical foundation for BPMSM simulation study,experiment waveform analysis and structure design.