Single-acting double-stator multi-pumps and multi-motors

We investigated a series of novel motors and pumps with a new structure called double-stator. Double-stator can be used as pump or motor just for the working condition on demand. A certain amount of pumps or motors are formed in one shell and these subpumps or submotors can work alone or in company without influence on other pumps or moters. This kind of double-stator pumps (motors) are called multi-pumps (multi-motors). Through the analysis of multifarious connection modes of single-acting double-stator multi-pumps and multi-motors, the mathematical expressions of output flow rate, rotational speed and torque are acquired. The results indicate that different flow rates can be provided by one fixed displacement double-stator multi-pump system under the condition of an unalterable driven speed. Likewise, under the terms of a fixed input flow and without complex variable mechanisms, the functions of double speeds, multiple speeds and even differential connection can be realized by a double-stator multi-motor system with various output rotational speeds and torques.

Multi-motor Drive System Based on Adjacent Coupling Error Strategy

A new control strategy named adjacent coupling error strategy is proposed to multi-motor drive system. The adjacent coupling error control scheme is developed considering the tracking speed error in one motor and the synchronous error among adjacent motors simultaneously. In the strategy, due to non-linear effects of the two mentioned errors to the motion control of motor i, an adaptive fuzzy logic controller is designed to decide the control variable of the motor drive system. The multi-motor drive system is modeled and simulated by SIMULINK. The simulated researches show that the proposed strategy improves the synchronization, stabilization, and convergence of the multi-motor system.

多智能体系统固定时间一致性的多永磁同步电机转速协同控制

为了提高多电机转速协同控制精度,该文提出一种多智能体系统固定时间一致性的多永磁同步电机转速协同控制新思想。首先,将多永磁同步电机调速系统视为一个多智能体系统,设计了基于无向通信拓扑图的固定时间一致性协议;同时,设计了固定时间滑模观测器估计扰动并在一致性协议中引入前馈补偿,从而得到期望的q轴电流。然后,在矢量控制调速系统的框架下设计了固定时间互补滑模电流控制器,用于跟踪q轴参考电流。利用李雅普诺夫函数分别证明了控制器和观测器可以在与系统初始状态无关的情况下实现固定时间内收敛。最后,在三台永磁同步电机调速系统实验平台上与传统偏差耦合控制算法进行了对比实验验证,证明了所提控制算法的可行性和鲁棒性。

基于GABP-NSGA-Ⅱ的开关磁阻电机系统级多目标优化设计

为提升开关磁阻电机(SRM)的系统驱动性能,提出一种基于遗传算法(GA)优化反向传播(BP)神经网络和非支配排序遗传算法(NSGA-II)相结合的多目标优化设计方法,旨在降低其转矩脉动、提高其平均转矩和效率。通过灵敏度分析,选择对开关磁阻电机优化目标影响较大的3个本体参数(匝数、转子极弧系数、气隙)和两个控制参数(开通角、关断角)作为决策变量,采用有限元分析、GA-BP法建模和NSGA-II算法进行多目标寻优,得到最优解。仿真结果表明,运用GA-BP-NSGA-II优化设计方法对提升开关磁阻电机的系统驱动性能有显著效果。

数控机床伺服驱动系统的多电机同步控制策略

以数控机床伺服驱动系统的多电机同步控制为研究对象,提出了一种基于多交流伺服电机的同步控制策略。此策略将虚拟主轴和偏差耦合的同步控制方式相结合,并加入反向传播神经网络比例积分微分控制以及自适应鲁棒控制。通过搭建Matlab/Simulink仿真平台模拟了系统的运行状态。结果表明,所提同步控制策略具有良好的同步性能和伺服效果,在提高多电机联动系统的控制精度和响应速度、减少摩擦和齿隙的影响以及增强系统鲁棒性方面表现出优越性。

基于命令滤波的多电机协同控制设计及多轴辊压系统应用

针对多电机同步驱动的调速及伺服系统高精度协同控制问题,设计了基于命令滤波反步技术及虚拟主轴同步控制策略的高性能协同控制方法。结合永磁同步电机动力学模型与直轴电流闭环为0的矢量控制策略,构建交直轴解耦的简化多电机模型。基于命令滤波反步技术,设计多电机协同控制器,避免传统反步法控制器设计过程中的项数爆炸问题。进一步采用虚拟主轴同步控制策略设计多个电机之间的同步反馈信号,避免“伺服打架”现象产生的额外能量损耗及机械结构损伤。将所设计控制方法应用在烟草多轴辊压系统中,通过实际生产数据验证了所提方法的有效性与优越性。

海上风电安装平台升降系统同步控制研究

文章针对海上风电安装平台的升降系统在升/降过程中受到扰动后同步性能变差的问题,设计了基于幂次趋近律的滑模变结构控制方法,用来提高升降系统的同步性能和抗干扰能力。文章采用滑模控制器设计转速环控制器,应用偏差耦合同步控制策略,对同步误差控制器作出改进。利用Simulink建立了4台异步电机的同步控制模型,分别验证了单电机的滑模控制和多电机的滑模同步控制的控制效果,并根据仿真图像分析,得出了以下结论,即对于单电机控制,滑模控制的效果较PI控制器具有更高的鲁棒性;对于多电机同步控制,滑模同步误差控制器相较传统偏差耦合控制策略,同步精度高,且鲁棒性强。

城轨列车多永磁同步电机有限时间协同抗干扰控制策略

为解决城轨列车中多台永磁同步电机牵引系统的转速协同跟踪问题,提出一种基于有向图的协同控制策略。为确保每个电机的转速一致,将每台电机视为单独的智能体,利用有向拓扑结构进行多个电机之间的信息传输;使用新型扰动观测器估计负载扰动,进而增强系统的抗扰动能力;使用模糊逻辑系统逼近系统模型的非线性部分,以保障控制精度。理论分析结果表明,所提出的协同控制策略具有有限时间稳定性;仿真实验结果表明,所设计的控制方案性能良好。

基于事件触发的多电机系统一致性控制

针对传统环形耦合控制策略中误差传递迟滞现象随着电机数量增加变严重的问题,提出一种基于事件触发的多电机系统一致性控制策略。通过一致性算法获取多电机系统中各电机的转速补偿项,以保证各电机转速一致性的同时,提升系统的跟踪性能。当系统达到稳态后,通过事件触发机制,减少非必要的通信次数,节约通信资源。另外,环形耦合结构可保证在事件触发阈值内系统的同步性能,且触发阈值随时间增加而减小。仿真结果表明,相较于传统环形耦合控制策略,所提策略的多电机系统具有更好的同步性能及跟踪性能,且随着系统中电机数量的增加,误差传递迟滞问题得到明显的改善。同时,事件触发控制有效减少稳态过程中非必要的通信次数。

重复脉冲下多电飞机驱动电机相间绝缘测试改进方法

低气压条件下阻挡和电弧放电是制约多电飞机驱动电机绝缘可靠性的潜在隐患。根据现有绝缘标准,模拟实际电控应力进行局部放电起始电压(partial discharge inception voltage,PDIV)测试是评估航空驱动电机绝缘性能的重要手段。国际电工委员会发布的IEC相关标准在指导电机绝缘性能评估方面得到了一定应用。然而,研究表明,按照IEC标准测试流程通过测试的电机在实际运行中仍有可能出现绝缘过早失效问题。对此,文章首先分析了IEC标准中采用的测试方法,指出在局部放电起始电压测试环节应用了不恰当的波形和接线方式是PDIV测试结果不准确的主要原因。通过实验论证了测试使用的电压波形和接线方式对PDIV测试结果真实性的影响,并提出了改进的测试方法;然后,使用有限元仿真分析了多种测试方式下电机内部的电压分布状态,从理论层面解释了改进后测试方法的科学性;最后,使用改进后的方法研究了低气压环境下驱动电机的PDIV特性,验证了改进的测试方法的有效性。结果表明:改进后的测试方法可以克服IEC相关标准中测试的缺陷,应用改进后的测试方法可以有效降低绝缘测试误判的可能性。该研究有望对全电和多电飞机驱动电机绝缘系统评估提供理论和实验参考。

真空镀膜设备收放系统用多电机协同控制分析

为改善真空镀膜设备多电机协同控制系统的稳定性与协同性,将自抗扰控制应用于电机调速控制系统,并与传统PI控制进行对比分析,验证了其较强的抗干扰能力。基于自抗扰控制,针对外界扰动下多台电机间转速同步误差较大问题,提出一种改进型偏差耦合控制的速度补偿器,其与传统方式相比,多电机间同步误差减小39.22%,恢复时间缩短75%,真空镀膜设备张力波动降低57.78%。

陕西某矿带式输送机控制系统设计

为了控制带式输送机运输功率,使其与运煤量相匹配,根据陕西某矿井下生产工艺特点,对其带式输送机控制系统进行了设计。提出基于APSO-T-S模糊神经网络的自适应调速控制方法,以及将电流均值作为功率控制目标值结合PID控制算法进行多电机控制的方法,有效提高了输送机效率与节能效果。根据陕西某矿带式输送机特点,对带式输送机进行硬件及软件系统进行升级改造。PLC为硬件控制核心,实现带式输送机的集中控制和视频监控等功能。应用iFIX组态软件,实现数据采集和预警等功能。现场应用表明,系统能够提升矿井带式输送机智能水平。对改造前后7 d内的输送机总运输量与耗电量进行计算,验证了系统的节能效果显著,平均运输1×10^(4)t煤的耗电量由25520.0 kW·h降低至20117.8 kW·h,可节约21.2%的电能。

混合型多泵多速马达传动输出特性的研究

为了使定量泵输出多级定流量、不用减压阀适应多个压力以及定量马达输出多级定转速和定转矩,设计了集多个单泵、单马达于一体具有高比功率的多泵多速马达,并在此基础上提出了混合型多泵多速马达传动理论。根据多泵、多速马达的特点对其进行了分类,分析了各类泵和马达在不同工作方式下的输出特性,又进一步得出决定多泵输出特性的流量系数以及多速马达输出特性的转速、转矩系数。分析了排量系数对传动的影响。结果表明:通过改变工作方式能够使流量系数和转速、转矩系数在一定范围内变化,变化范围取决于排量系数;比例型多速马达的差动连接会产生死点和差动反向,应确保转矩系数大于零。所设计的新型多泵多速马达在农业机械、行走机械、加工机械等领域有着广泛的应用前景。

多泵/多马达容积调速回路的理论分析

分析了传统单泵/单马达容积调速回路、单泵/多马达回路以及多泵/多马达回路的原理和特性,提出了由多泵、多马达组成的新型容积调速回路,并与单泵/单马达回路进行比较.结果表明,所提出的多泵/多马达回路可以实现多级恒转矩或多级恒功率的调节,扩大了回路的转速和转矩的调节范围.

多电机同步系统的多模型辨识

针对多电机同步系统,建立了按转子磁场定向的物理模型,分析了其多变量、强耦合、非线性的复杂关系。由于该物理模型难以应用于控制器设计,为此以三台电机为研究对象,对系统进行分解,建立了速度和张力输出与各输入量之间的映射关系,进一步将系统简化为速度和张力模型。利用数据驱动原理,对输入输出样本数据进行满意c均值聚类,建立了不同工况下的局部线性子模型及相应的调度函数,系统的全局模型是各个子模型的加权综合,从而得出速度和张力的全局模型。仿真结果表明,采用所建立的简化模型能准确地拟合复杂多电机的非线性特性。

基于CANopen协议实现多电机系统实时控制

以混合动力试验台的研制为背景,结合车辆控制中CAN总线的普及应用,分析并采用CAN总线的高层CANopen协议,实现了试验台中多电机系统的实时控制。提供的CANopen主从站节点的构建与设置以及功能编程方法,在系统实际运行中得以充分验证。相关实现方案适用于多数工业自动化应用场合。

新型液压多泵在液压调速系统中的节能分析

针对液压系统的节能问题,提出了几种基于新型液压元件(多泵)的调速回路节能方法。这几种方法采用的核心元件是多泵,该泵可在一个泵体内形成多个不同流量的泵,有多个进油口和多个出油口,可根据执行元件的不同工况要求切换油路的连接方式,使泵的输出功率与负载功率合理匹配,从而达到提高回路效率、减少能耗的目的。阐述了单作用多泵双压节流调速回路、双作用多泵数字节流调速回路、多泵数字容积调速回路等几种新型回路的工作原理,并对多泵数字节流调速回路在恒载下的功率特性进行了分析比较,结果表明,这几种回路不同程度上减小了功率损失,提高了回路的效率。

基于加权交叉耦合的多电机同步控制研究

多电机同步控制系统是现代制造业中研究的核心内容之一。目前的多电机同步控制策略中,不同职能电机在重要性上的区别往往被忽略了。针对这一问题,在相邻交叉耦合控制策略的基础上,通过赋予电机不同权值,提出了加权交叉耦合的多电机同步控制策略与算法,并且进行了稳定性和有效性证明。最后,通过Simulink对研究结果进行仿真验证,结果表明该控制算法改善了多电机同步效果,提升了系统生产效率。

基于PLC的多机驱动带式输送机控制系统的硬件设计

文章在分析多机驱动带式输送机工作原理及控制要求的基础上,设计了基于PLC的多机驱动带式输送机控制系统。详细介绍了该控制系统的硬件配置和控制方案、传感器与执行器的选型,解决了信号的安全隔离、大功率阀的驱动和防爆等技术问题。现场实验表明:该系统具有安全可靠、使用灵活、功能强大等特点。

基于RBFNN非线性预测模型的多电机传动系统

多电机传动系统因具有多变量、非线性和强耦合性等特点而难以建立精确数学模型。以两电机传动系统为研究对象,将构成NNC网络的RBF神经网络与常规PID控制相结合,从而实现控制参数自适应调节;用隐藏层节点动态生成的RBF神经网络构成NNI网络建立非线性预测模型,以实现传动系统的参数预测。结合NNC网络和NNI网络设计了一种基于RBF神经网络非线性预测模型的两电机传动系统控制器。实验结果表明该控制器可以实现两电机传动系统中电机转速和张力的解耦控制,动静态性能好。