基于Autogluon算法绳驱动手术器械运动补偿控制

受灭菌条件和手术操作空间限制,手术器械采用钢丝绳传动。受钢丝绳迟滞和柔性,以及电机齿轮箱齿系影响,且手术器械末端无法安装角度传感器,手术器械末端运动不能形成闭环控制,导致手术器械末端精度低进而影响手眼协调控制一致性。针对这一问题,提出基于Autogluon算法绳驱动手术器械运动补偿控制算法。搭建单自由度钢丝绳驱动手术器械平台,开展基于机器学习方法的位置估计,将该位置估计作为器械末端执行器反馈形成运动补偿控制。为验证该算法有效性,将该算法与线性回归、决策树、支持向量机、神经网络和高斯过程方法对比,该算法的均方误差、平均绝对误差、最大误差和标准差指标最小,基于该算法位置跟踪精度最高。

基于模型预测锁相环的永磁同步电机转子位置估计方法

针对传统锁相环(PLL)估计永磁同步电机转子位置存在响应速度慢及跟踪精度低的问题,提出一种基于模型预测锁相环的转子位置估计方法。首先,对永磁同步电机模型预测控制原理进行分析,将传统模型预测控制方法与锁相环结合,提出一种模型预测锁相环(MP-PLL)结构;然后,结合离散位置搜索算法对转子位置进行估计,通过高效优化离散位置搜索算法改善模型预测锁相环在宽转速范围内的性能,提高其鲁棒性和转子位置估计精度;最后,进行仿真和实验验证。结果表明,在永磁同步电机参数变化情况下,所提出的模型预测锁相环比传统锁相环具有更好的响应性能,能快速准确地实现永磁同步电机转子位置估计。

基于改进的SMO永磁同步电机无位置传感器研究

为准确估计无位置传感器的永磁同步电机的转速和转子位置,减弱电机在中高速运行中抖振。论文定义一种积分滑模面,来实现二阶滑膜观测器控制,采取S函数中的的双曲正弦函数代替不连续的符号函数,用锁相环算法获取转子的位置信息,减少相位延迟。基于Matlab/Simulink对改进的SMO控制算法分析,仿真结果表明,改进的二阶滑膜观测器算法较传统SMO算法转子位置估计精度提高250%左右,稳定时转速估计误差在5r/min左右,估计的电机转速与转子位置精度大大提高。

基于电流环误差修正的高速永磁同步电机转子位置校正方法

永磁同步电机高速运行时,载波比降低使采样和数据刷新延时引起的转子位置估算误差增大。针对该问题本文提出了一种基于电流环误差修正的转子位置校正方法,根据前馈解耦后d轴电流环调节器的输出与转子位置误差角之间的数量关系,将d轴电流环调节器输出作为误差信号经PI调节器构造转子位置估算误差闭环观测,并用该误差角实时校正估算的转子位置,消除了由采样、数据刷新等引起的转子位置估算误差。最后,通过Matlab/Simulink仿真和实验验证了该校正方法的有效性和实用性。

扩展滑模观测器永磁同步电机无传感器矢量控制

针对传统滑模观测器永磁同步电机无位置传感器控制存在的抖振、观测精确度受转速影响等问题,提出了一种扩展滑模观测器无位置传感器控制方法。通过将扩展反电势估算值反馈至定子电流观测环节,得到扩展滑模观测器,并采用饱和函数代替传统的开关函数,有效地改善了扩展滑模观测器存在的抖振问题,同时还采用了带有消除旋转影响环节的锁相环得到转子位置,滤除反电势信息中的高频谐波,进一步增强了抗干扰能力,提高了观测精确度。最后,在一台2. 9 k W的表贴式永磁同步电机上进行了实验验证,通过与传统滑模观测器进行对比得出,所提出方法能够较好地消除传统滑模观测器存在的抖振问题,并且观测精确度受转速变化影响较小,具有更高的观测精确度和更好的动态性能。

凸极式永磁无刷直流电机无位置传感型瞬时转矩观测

电磁转矩的准确观测是实现永磁无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)直接转矩控制(direct torquecontrol,DTC)的关键。另外,有些BLDCM还具有一定的凸极现象,增加了电磁转矩观测的难度。为此,该文针对凸极式BLDCM-DTC驱动提出一种无位置传感器型电磁转矩观测器。该观测器利用BLDCM定子电流状态方程构建一个转子反电动势自适应的定子电流观测器,利用自适应机制推导出转子反电动势辨识值;根据辨识的转子反电动势,采用锁相环输出平稳的转子位置角观测值;基于该观测角,计算出电磁转矩,实现凸极式BLDCM-DTC系统平稳运行。实验结果表明,所提观测器观测的电磁转矩与实际值非常接近;无位置传感器DTC系统动态响应迅速,稳态运行平稳,最低运行转速可达33 r/min。

永磁同步电机无位置传感器模糊滑模观测技术

针对饱和函数滑模观测器趋近滑模面较慢的问题,引入模糊控制,用模糊控制器调节开关函数输出幅值,以抑制抖动并快速到达滑模面.通过与饱和函数滑模观测器的比较分析,验证了模糊滑模观测器能柔化控制器的输出信号,使响应速度更快,可以实现转子位置的精确估算.同时提出一种基于锁相环的转速估算方法,解决了转速实时估算问题.

基于CESO磁链观测器的模型参考自适应感应电机转速辨识

针对感应电机无速度传感器矢量控制下的速度辨识问题,设计了一种基于扩展状态观测器的闭环转子磁链观测器(CESO),并提出以其作为参考模型的模型参考自适应(CESO-MRAS)转速辨识方法。该磁链观测器将模型中不确定部分进行状态扩展并反馈补偿,是一种闭环观测器,因而对电机转子电阻变化以及外部扰动具有良好的鲁棒性,克服了传统电压转子磁链模型的纯积分和低速区的电压降问题。通过与传统MRAS的仿真比较研究,在转子电阻和转矩的大范围变化低速区,该算法能显著提高矢量控制系统的速度动态辨识能力和转矩抗扰能力。仿真和实验结果验证了该方法的正确性和有效性。

基于自适应基准锁相环的高速永磁电机转子位置误差全补偿方法

转子位置信息的精度影响高速永磁同步电机的运行性能,在高速运行条件下,转子位置估算容易受到环路滤波器和电机参数偏差等非理想因素的影响。首先,针对转子位置估算误差,该文提出一种自适应基准锁相环,主要思想是锁相环通过误差重构,实现对基频相关误差补偿。在此基础上,以最小电流为目标自适应调节锁相环的锁相基准,实现对非基频相关误差的补偿,最终实现对位置误差的全补偿,该方法实现简单、参数依赖性低、鲁棒性强。最后,基于一台高速永磁同步电机进行仿真与实验,结果验证了所提出方法的有效性。

基于特殊位置检测的开关磁阻电机无位置传感器控制策略

针对开关磁阻电机调速系统(SRD),提出了一种基于特殊位置检测的开关磁阻电机(SRM)转子位置估算方法。通过在线计算每相绕组实时磁链数据,检测出各相转子到达特殊位置的时刻。提出了基于特殊位置检测的电机转子位置重构策略,对电机瞬时转子位置进行还原。在提出的转子位置估算方法基础上,设计了SRD转速闭环控制系统。样机试验表明,提出的转子位置估算策略具有较高的检测精度与较宽的转速使用范围。基于关键位置检测的转速闭环无位置传感器控制策略具有较快的动态响应和较强的鲁棒性。

步进电机闭环控制系统的基础实验

介绍了步进电机闭环控制系统的实验装置和有关实验程序的设计,对实验的结果进行详细的讨论,指出利用闭环驱动方法,其步进电机的性能可获得明显的改善,并讨论了在实际应用中本实验系统存在的问题。

基于交叉耦合效应的车用内置式永磁电机转子位置估计

该文提出一种基于滑模观测器和基于凸极效应信号注入相结合的、考虑电机中电感交叉耦合效应的内置式永磁同步电机无速度传感器控制方法。系统在硬件在环平台中实验。直轴和交轴电感间的交叉耦合效应由有限元法算得。所提出的方法能使内置式永磁同步电机获得更好的运行性能。硬件在环平台验证了Matlab/Simulink的结果。样机实验得到的结果与Matlab仿真以及硬件在环实验的结果相吻合。实验结果表明,所提出的算法是有效的,硬件在环平台在一定程度上能模拟样机实验。

带有转子位置检测器类电动机的几种测速方法的研究

带有转子位置检测器类电动机的测速除了常用的测速方法外,还有其特有的测速方法.本文分析讨论了几种测速方法的特点和应用,在构成这类电动机的转速闭环时,根据不同指标要求和应用场合选择合适的测速方法具有实际意义.

基于宽频带同步基频提取滤波器的永磁同步电机转子位置与转速估计

由于滑模观测器的固有抖振及控制算法延迟、死区效应等非理想因素的影响,估计反电动势信号包含的谐波难以完全消除,已成为影响系统控制精度的主要因素。为了提升表贴式永磁同步电机的转子位置与转速观测精度,该文提出一种宽频带同步基频提取滤波器,提取估计反电动势基波。在此基础上,提出宽频带同步基频提取滤波器(WSFEF)与锁频环结合的信号处理方法,锁频环(FLL)的应用实现了WSFEF跟踪频率的自适应。构造基于WSFEF-FLL-锁相环(PLL)的位置与转速估计方法,将其应用到滑模控制中,增强了对谐波的抑制能力,提高了转子位置和转速估计的动态性能。仿真和实验验证了所提方法的可行性和有效性。

国产首套百兆瓦级抽水蓄能机组静止启动变频器(SFC)关键技术及研制意义

本文首先介绍了国产首套大容量抽水蓄能机组静止启动变频器(SFC)的组成、基本工作原理。然后重点对系统转子位置检测方式和原理、触发控制方式、程控逻辑以及保护及限制功能配置及原理等方面进行了深入分析,同时与国外同类产品进行了比较,体现出SFC国产化的意义。

基于探测线圈的永磁电机转子位置估计

针对无位置传感器中存在的受电机结构和参数影响大的问题,本文提出通过探测线圈感应电压来获取永磁电机气隙磁场转子位置的方法,有不受电机结构参数影响的优点,通用性好,在永磁电机无位置传感器控制领域应用前景良好。通过在永磁电机内部的定子齿槽上布置两套正交的探测线圈以感应气隙磁场中的基波电压,研究布置方案和探测线圈电压幅值与相位之间的关系,提出探测线圈优化布置方案,并采用基于锁相环的位置解调方法。采用一台表贴式六相永磁电机进行仿真,结果表明所提探测线圈布置方案可提升感应电势基波的信噪比,较好的抑制三次谐波,位置估计稳态误差为1.44°,具有较好的跟踪性能。

永磁同步电机无位置传感器鲁棒无源控制

提出一种永磁同步电机无位置传感器鲁棒无源控制方法。首先,建立了永磁同步电机耗散哈密顿数学模型。其次,在耗散哈密顿数学模型的基础上,设计了永磁同步电机鲁棒无源控制器,有效提高了永磁同步电机控制系统电流环和转速环的抗扰动性能和动态响应性能。与此同时,设计一种基于反电势的新型锁相环对转子位置和转速进行进一步估算,避免引入反正切函数和微分运算带来的转子位置估计抖振问题。实验结果验证了提出的无源控制方法的有效性。