Comparative Analysis of Sonar Heads Drive Systems

This paper is dealing with a comparative analysis, from technical point of view of the solutions with the highest potentiality utilized in sonar heads drives. Even though the use of DC servomotors is a convenient solution for most customers, from some modem analysis criteria points of view, this type of drive system has a low reliability and a greater impact on the environment, compared to AC servomotors. From this class of AC servomotors, high behaviors, in such an application, have stepper motors and electronically commutated motor （brushless DC）. That is why, analysis in this paper, balances these two classes of AC servomotors. The systems performed are analyzed in Matlab/Simulink and PowerSim environments.

温室大棚用电动拖拉机电驱系统设计与试验

双碳背景下,针对温室大棚作业需求,设计了一种电动拖拉机用低成本、高效率、大转矩电驱控制系统。为此,提出将永磁无刷直流电机用作电动拖拉机驱动电机,并将电压空间矢量控制方法应用于该电驱系统。首先,针对电动拖拉机行驶和耕作的典型工况进行动力性能需求分析,建立永磁无刷直流电机数学模型;然后,进行矢量控制系统建模与仿真分析;最后,搭建试验平台,实现电动拖拉机用无刷直流电机高效稳定控制。试验结果证明:电驱控制系统在重载时最大效率可达85%以上,将其应用在四轮驱动电动拖拉机上,不仅荷载能力强,且具有优异的经济性和稳定性,适用于温室大棚作业场所。

基于NPC型三电平变换器的高速磁悬浮飞轮同步载波驱动技术

相比电池储能,飞轮储能具有功率密度高,瞬时功率大,响应速度快等优点,可有效缓解地铁频繁启停对母线电压的冲击。由于我国地铁直流供电网络多为1 500 V电制,两电平变换器无法用常规1 700 V电压等级器件实现安全驱动,因此,本文提出了基于NPC型三电平变换器的高速磁悬浮飞轮同步载波控制技术。首先,建立了三电平驱动系统稳态及换相动态过程的等效模型,分析了驱动电压和定子电流的数学关系;然后,提出了一种同步载波驱动技术,实现了高压、高速无刷电机的加减速控制;最后,设计了磁悬浮飞轮储能系统工程样机,测试了充放电工况下系统的工作状态。实验结果表明,本文所提方法具备快速大功率充放电功能,在充电或放电工况下三电平变换器中点电压均能够保持平衡,系统可稳定运行在额定1 500 V、40 000 r/min参数附近。

电动汽车驱动用无刷直流电动机的控制与仿真

通过对无刷直流电动机(BLDCM)数学模型的分析,建立了BLDCM的动态仿真模型,确定了调速控制系统的结构。利用MATLAB 7.0/Simulink仿真软件,对BLDCM及其双闭环调速控制系统的阶跃响应进行了仿真。仿真结果表明:BLDCM的机械特性较软,但当其采用了转速、电流双闭环调速控制系统后,电机的机械特性得到了明显改善;另外,它还具有响应快、控制精度高、抗干扰能力强等特点,可满足电动汽车驱动的要求。试验结果与理论分析相一致。

新型可调磁永磁无刷直流电动机在电动汽车中的应用

介绍了一种新的电动汽车驱动控制技术———可调磁永磁电机控制技术.并以一套自行研制的可调磁永磁无刷直流电动机介绍其电机结构和控制原理,最后给出实验结果.

分布式电源在仿人机器人控制系统中的应用

为实现仿人机器人无缆工作的时间更长,设计了采用分布式电源的控制系统。仿人机器人关节电机驱动器采用动力电和数字电分开供电的方式,动力电主要为电机供电,而数字电主要为控制芯片供电,因而采用分布式电源方案,即由一个电池组对多个关节驱动器的数字电部分供电,而对单个关节驱动器的动力电部分由一个电池组供电。该方案在搭建的多电机控制系统中验证了其可行性,为仿人机器人无缆工作的时间更长提供了一种可能。

水下机器人关节电机驱动系统研究

针对水下机器人关节电机驱动系统体积和功耗大的问题,根据对其系统原理和结构的分析,提出了一种采用高集成度器件、小型封装、多层印制电路板、低功耗器件、电能管理等方法来减小其体积和功耗的方法。研制了一套水下无刷直流电机驱动系统,该系统包括驱动电路、控制算法与控制界面,测量了驱动电路的面积和功耗值,并进行了速度伺服实验。研究结果表明:驱动电路的面积减小到仅为8.2 cm2,可以将其直接装入电机中;驱动系统的静态功耗和动态功耗分别为0.24 W和0.5 W,满足水下作业时的低功耗需求;电机装入操作臂时,给定120 r/min参考转速,电机能够在1 s内稳定,并准确地跟踪给定转速,完成水下作业任务。

无刷直流电动机驱动系统Matlab仿真建模及模型中S函数的实现

简述了Matlab S函数的核心内容。在Matlab/Simulink中建立了无刷直流电动机的仿真模型,并用S函数实现了参考电流模块、电压逆变模块、电机本体模块的功能。仿真结果充分体现了Matlab编程的灵活性与Simulink的简单直观性,有利于无刷直流电机调速系统的快速开发。

基于神经网络延时预测的自适应网络控制系统

针对网络控制系统存在着随机、时变、不确定的信息传输延时,采用带有时间戳的线性神经网络(TSLNN)进行在线延时预测,实时地获得当前采样周期的网络传输延时预测值.该方法选取3个先验的网络实测延时值作为神经网络的输入样本,选用widrow-hoff学习规则作为神经网络的训练算法;应用网络传输延时预测值,并采用一阶Pade方法,对数学模型中的延时环节进行线性化处理,从而获得无刷直流电机调速网络控制系统的线性数学模型;最后,利用模型参考自适应控制方法(MRAC)设计闭环控制器.仿真结果表明,将基于TSLNN在线延时预测的MRAC方法应用于无刷直流电机调速网络控制系统中,可以获得令人满意的系统动、静态性能.

适应直接驱动的低速无刷直流电动机系统

提出了一种以二相混合式步进电动机作为驱动元件，感应同步器作为位置传感器构成的低速无刷直流电动机系统。分析了该系统的主要结构、运行原理以及主要性能。建立了系统模型。根据实验结果，总结了该系统的性能。

基于变系数PID的无刷直流电动机双闭环系统

针对应用于直接驱动阀的电气双余度无刷直流力矩电动机控制系统,提出在位置环采用变系数PID(Proportion Integration Differentiation)控制算法,根据位置偏差改变调节参数,逐步加强比例和积分作用以快速消除系统稳态误差而又不引起系统抖动;为了保证系统的稳定性,对位置偏差的积分项进行了限制.实验结果表明:位置环采用该变系数PID控制算法的双闭环系统能够有效地保证系统的稳定性能和响应精度.同幅值的位置阶跃响应,位置环/电流环双闭环系统的上升时间比位置环/速度环双闭环系统的上升时间减小了32%;位置环/速度环双闭环系统具有优良的负载适应性能,鲁棒性强.

稀土永磁无刷直流电动机伺服系统

介绍了一种基于常规硬件电路实现电气伺服系统的自适应控制的方法,叙述了控制思想,并用80C196KC单片机和常规的硬件电路实现了复杂的控制算法,系统所用电机为方波驱动的稀土永磁无刷直流电动机,位置传感器为简单的霍尔式位置传感器,无速度传感器。实验表明,系统简单、可靠,定位精度、跟踪精度高,系统响应速度快,调速范围宽,电机速度稳定性好,低速转矩脉动小。

喷墨印花设备中伺服驱动系统的设计

介绍了喷墨印花设备中伺服驱动系统的构成,并对系统中传动部分分析,得到需要控制无刷直流电机达到的状态及其所承受负载转矩。在Matlab的Simulink中对无刷直流电机调速系统进行仿真,得到系统电机转速响应及三相电流曲线,并以此为依据设计了喷墨印花设备中的伺服驱动系统。对系统所采用的PID调速方法进行介绍。最后通过实际驱动系统的实验得到电机实际转速与电流数据,验证了系统的可行性与可靠性。

高空螺旋桨无刷直流电机重置粒子群PID控制

永磁无刷直流电机驱动高空螺旋桨负载时,由于大气密度随海拔高度变化,电机转速随螺旋桨负载变化不断波动,传统定参数PID控制难以随环境变化对电驱动系统PID控制参数进行实时调整,系统的动态特性和鲁棒性较差。提出一种基于BFGS(Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno)动态重置粒子群算法(BFGS-RPSO)的永磁无刷直流电机PID参数控制方法,该方法利用BFGS-RPSO算法灵活快速的在线参数寻优特点,对永磁无刷直流电机控制系统PID参数进行在线实时优化调整,提高了螺旋桨负载电驱动系统的动态特性和鲁棒性。Matlab仿真和实验表明,电机在起动过程中,转速上升时间较短,转速和转矩超调较小,且在负载波动过程中电机转矩脉动较小,BFGS-RPSO PID参数控制比传统PID控制具有更好的动态特性和鲁棒性,适合应用于高空螺旋桨永磁无刷直流电机螺旋桨电驱动系统。

两轮自平衡载运工具驱动电机分数阶PID控制器设计

研究了一种两轮自平衡载运工具的驱动电机及其分数阶FOPID控制算法。FOPID控制器针对两轮自平衡载运工具的不确定性和不同载荷所引起的不同速度需求,提供连续的良好驱动性能。建立了驱动电机的状态方程,并采用分数阶方法建立驱动电机速度环的控制模型,两轮自平衡载运工具驱动电机的性能进行实验研究与分析,最后开发了STM32嵌入式系统的电机驱动模块。驱动电机速度环的仿真实验表明:FOPID具有比传统PID更好的性能,其超调量可减小为28.6%,调整时间可减小到1.25 s,提出的FOPID控制器能够较好地实现两轮自平衡载运工具的稳定驱动控制。

多轮电驱动平地机驱动电机转矩控制系统分析

柴油发电机组提供电源、永磁无刷直流电机独立驱动是目前电动轮车辆采用的结构形式,为了更好地实现整车低速度大扭矩高效运输,制定合理高效驱动电机控制系统显得尤为重要。根据永磁无刷直流电机的结构特点和性能特征,针对牵引电机的不同驱动转矩分配控制进行研究,并搭建系统的数学模型。在ADAMS/View中搭建简化的电动轮多电机驱动六轮平地机虚拟样机模型,并在Simulink中搭建简化的转矩控制系统模型,基于以上模型建立整车和控制系统联合仿真分析模型,对不同转矩控制方案在车辆运行中的控制特点进行对比分析。搭建地面台架模拟试验测试系统,对开环控制下,转向过程中,内、外侧轮转速和转矩的变化趋势及其对车辆转向特性的影响进行分析;采用不同的控制方案对前轮转向过程进行分析,以等状态转矩控制车辆复合转向,对比分析各种控制方法的转向控制特性和自适应差速效果,试验分析结果验证控制系统和模型仿真的准确性与可靠性,为此类车辆设计研究提供参考。

混合电动汽车用无刷直流电机驱动系统的关键技术研究

按混合动力电动汽车的使用要求,研制出具有高功率密度的稀土永磁无刷直流电机驱动系统,实现了电动运行、发电运行及制动运行等功能。对该电机驱动系统的构成特点和关键技术进行了介绍。

基于双向准Z源逆变器的无刷直流电机驱动系统研究

针对农用电动运输车直流电源电压降落而导致的动力降低,以及车辆行驶工况复杂多变等问题,设计一种基于双向准Z源逆变器的无刷直流电机驱动系统。以STM32F103C8T6为控制器,完成驱动系统的硬件电路设计。通过直流母线方波升压和SVPWM控制策略,使无刷直流电机驱动系统具有ON-PWM斩波、准Z源方波升压、准Z源SVPWM三种驱动模式。最后搭建驱动系统的试验平台,取直流电源电压Udc=24 V,直通占空比D0=0.2,准Z源方波升压和准Z源SVPWM都将逆变桥的直流母线电压提升至40 V以上,有效解决直流电源电压降落的问题。驱动系统根据加速、爬坡、重载等具体工况快速、准确地切换工作模式,满足车辆的动力需求,提高车辆行驶的安全性和可靠性。

四轮驱动电动汽车电机转矩脉动抑制的研究与应用

分析四轮驱动电动汽车采用无刷直流电机时产生转矩脉动的原因,设计双滑模变结构控制系统来抑制转矩脉动。在设计双滑模变结构控制系统时,选择电流误差为滑模面,使系统按照该滑模面运动。滑模观测器检测换相过程中产生的电流并反馈给滑模变结构控制系统,来提高系统的稳定性。通过仿真结果表明,双滑模变结构控制系统对无刷直流电机的转矩脉动抑制效果更好,系统抗干扰能力更强。因此采用双滑模变结构控制系统的无刷直流电机具有更好的转矩脉动抑制效果。

一种电动车用电机驱动控制器的设计

介绍了一种电机驱动控制器的设计方案．该控制器控制对象为功率在1～5kW范围内的无刷电动机，适用于多种中型电动车的驱动控制．与采用传统的直流电机或异步电机驱动控制器相比，本驱动控制器采用无刷电机作为驱动电机，具有能流密度高、使用寿命长、调速范围宽、维护成本低等优点．驱动控制器采用正弦波空间矢量控制（SVPWM）策略，既保留有同步电机矢量控制策略的动力性能好、转矩脉动低等优点，又省略了矢量控制所必须需的转子编码器，因而控制方式更为简洁、可靠，且成本低．驱动控制器以Microchip公司的DSPIC33FJ32MC204控制芯片作为控制核心，使用大功率MOSFET作为开关管，分立式驱动电路驱动，具有驱动信号硬件互锁、过流、欠压、过压、过热等多重保护功能．