内力加载机构基于模型前馈的多电机同步控制方法

针对某圆筒形分体式构件对心加载的需求,设计了一种四电机驱动的内力加载机构,可向结构件施加超过15 000 N的总加载力,但实际加载过程中由于结构不对称等原因,易造成加载偏载,结构件之间发生相对移动,影响装配质量。为此,提出了一种基于模型前馈的比例-微分(PD)控制方法用于多电机的同步运动控制,建立了交流伺服电机的给定信号与角速度之间的动力学模型,基于该模型的目标速度设计了前馈补偿,以增强多电机同步控制时的响应速度。同时,设计了PD反馈控制参数,以提高同步控制的精度。试验结果表明,与传统的交叉耦合同步算比较,基于模型的PD同步控制算法同步误差减少了约40%,电机同步性得到了有效提高。

虚拟直流电机荷电状态均衡控制

新型电力系统的惯性低,虚拟直流电机控制可以加强系统惯性和阻尼。多储能变换器应该考虑荷电状态(State of charge,SOC)均衡问题,提高系统稳定性。针对虚拟直流电机控制的多储能SOC均衡问题,利用直流电机机端电压和电枢电流的下垂特性,提出引入SOC离差及变均衡系数的变电枢电阻控制;针对下垂引起的电压偏移问题,采用虚拟直流电机转速补偿,用母线电容瞬时功率替代传统虚拟直流电机控制中电压PI控制,给定系统功率需求,减少比例积分环节个数。以两台蓄电池为例,在Simulink中进行仿真,并与参考文献的变电枢电阻函数对比可知,所提控制策略可抑制直流母线电压跌落,调节SOC均衡过程,提高其均衡速度和精度。

球形电动机及其研究发展综述

球形电动机是一种具有球体结构的新型电动机,可单机实现在三维空间内的多自由度运动,且适合应用于人工智能及姿态控制系统动量球等相关领域,得到了各国学者的广泛关注与研究。球形电动机拓展了转子运动范围,是电动机行业未来的一个重要发展方向。与传统单自由度电动机相比,球形电动机结构较为复杂,且运动模式较为特殊,因此,对球形电动机的分析研究有别于传统单自由度电动机。该文整理各国学者对球形电动机的研究工作,总结归纳球形电动机的概念及发展历程,对比研究球形电动机不同的工作原理、拓扑结构及设计优化方法,探讨球形电动机的性能、转子位置检测方法、控制方法、转子支撑方式、应用场合及关键技术,最后总结球形电动机的未来发展趋势。

基于TOPSIS优化永磁同步电机预测控制成本函数

针对多目标约束条件下,为永磁同步电机预测控制算法成本函数选择适当的权重因子,提出了一种逼近理想解排序法(TOPSIS)优化成本函数的优选顺序方法改进权重因子的选择。首先,采用TOPSIS选择一个最接近理想控制动作的正解和最远离理想控制动作的负解,对成本函数中的控制变量进行优先级排序,以确保在每个采样持续时间内选择最佳控制措施。其次,根据上一时刻的最优控制状态,将预测的下一个切换时刻状态用于成本函数优化,从而减少了预测控制算法的计算持续时间。仿真和实验结果表明:与传统预测控制方法相比,基于TOPSIS的预测控制在具有较小开关频率的稳定操作下降低了电磁转矩和磁链的纹波,并且能够有效抑制电流脉动,降低算法的复杂度和计算量,提高了永磁同步电机控制系统在实际中的运行性能。

带LC滤波器的永磁同步电机多步模型预测电流控制

【目的】为提升永磁同步电机(PMSM)模型预测电流控制(MPCC)的控制性能,在PMSM与逆变器之间增加LC滤波器。【方法】建立带LC滤波器的三阶多步MPCC系统,对逆变器电流、电容电压及电机电流进行预测控制,并与一阶多步MPCC和磁场定向控制(FOC)进行仿真对比。【结果】仿真结果表明:在相同开关频率和预测步数下,相较于一阶MPCC,三阶MPCC下PMSM的转矩脉动和电流脉动明显减小,电流总谐波失真(THD)更低;对于三阶MPCC,随着预测步数的增加,电流THD、电流脉动和转矩脉动逐步减小。【结论】随着预测步数的增加,三阶MPCC系统的控制性能逐步提升;三阶MPCC的控制性能优于一阶MPCC;在较高开关频率处,四步至五步的三阶MPCC的控制性能优于FOC。

小麦机械化匀播控制系统设计与试验

针对播种作业均匀性差的问题,设计基于STM32单片机的小麦机械化匀播控制系统,通过轮式机器人变速作业,并依据轮式行驶机器人实时行驶速度,控制排种电机转速,实现变速匀播。采用多级控制直流电机转速,一级控制参数为轮式行驶机器人实时行驶速度信号,采用PID控制;二级控制参数为排种器电机实时电流和转速,采用模糊PID控制。控制算法仿真结果表明,该控制算法响应时间短,超调量小,控制效果良好。播种试验结果表明,轮式行驶机器人恒速状态下的播量控制精度达96.8%,变速状态下的播量控制精度达95.1%。

基于龙伯格观测器的五相永磁同步电机无差拍模型预测电流控制

为提高五相永磁同步电机(PMSM)抗参数扰动性能,设计了一种基于龙伯格观测器的无差拍模型预测电流控制(DB-MPCC)方法.首先,利用空间矢量调制技术构建DB-MPCC,并分析了定子电阻、电感和永磁体磁链变化对五相PMSM驱动系统电流性能及稳定性的影响;然后,根据电流微分方程提出了一种改进的龙伯格观测器,将参数扰动视为集总变量,并设计简化增益矩阵求解观测器增益;最后,通过实验验证了所提方法的有效性.结果表明:所提方法可以消除因参数变化产生的静态电流误差,同时保证系统稳定性;可以观测定子电阻、定子电感和永磁体磁链幅值参数在50%~200%变化范围内对系统的扰动,并进行有效抑制,降低d1-q1轴电流静态误差,提高控制系统对参数变化的鲁棒性.

自驱动关节臂测量机多电机同步控制系统

为了解决自驱动关节臂坐标测量机的多电机同步转动问题,设计了一套多电机同步控制系统。该系统选用以TMS320F28335为核心的DSP处理器,依次设计了双CAN通信电路、功率逆变电路、电机驱动电路等驱动板接口电路;利用Simulink建立了六电机同步转动控制仿真模型,将电机控制模型转化为工程代码,对六电机设定不同的位置角度进行点到点位置同步实验,以及多电机轨迹跟踪实验。实验结果分析得到同步控制时间精度在10ms以内,验证了六电机的同步控制有效性,为提高测量机的运动平稳性和测量效率提供参考依据。

基于多电机协调运动的回转送进控制系统研究

介绍了一种用于三辊皮尔格轧机的多电机协调运动的新型回转送进方式。该系统由7台电机协同工作,采用双回转双送进策略,在轧辊的空转送进区完成回转和送进。为了加强伺服电机的协调性,采用了环形耦合控制结构,通过速度补偿器协调多个电机之间的耦合关系。在Simulink平台上进行仿真对比,结果表明,相较于传统的并行结构控制方式,环形耦合结构具有更好的协同性能,尤其在负载扰动下,系统表现更为稳定。该新型回转送进方式和环形耦合控制结构有效提高了轧管机的生产效率,确保了系统的控制精度和稳定性。该研究结果为轧管工业中的连续轧制提供了一种可行的控制方案。

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。

基于均值偏差耦合的多电机同步预测控制

针对在时延及干扰环境下,多电机转速同步控制精度低的问题,提出了一种基于均值偏差耦合结构的多电机同步预测控制方法。首先,在偏差耦合结构的基础上引入速度误差及其均值,设计了均值偏差耦合同步控制结构,提高了多电机同步控制系统的控制精度;其次,将均值偏差耦合结构与广义预测控制算法相结合,设计均值偏差耦合多电机同步预测控制器,实现时延环境下多电机的转速同步控制;最后,仿真结果表明:该同步控制策略在时延及干扰环境下显著提高了多电机系统的转速同步控制精度,且具有转速同步误差收敛速度快、鲁棒性强等优点。

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。

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。

九开关逆变器多电机系统共模电压抑制

具有两个输出端口的九开关逆变器(NSI)在多电机控制领域具有减少开关器件、降低系统成本的优势.针对传统的九开关逆变器虽然能够独立控制两台电机,但其共模电压较高的问题,分析九开关逆变器不同开关状态对共模电压幅值的影响,提出利用两电平九开关逆变器的12个非零矢量对作为模型预测控制新的控制集,可将共模电压幅值限制在±Udc/6范围内.最后进行了仿真实验,验证了该方法的有效性.

基于嵌入式技术的施工升降机多电机同步控制方法

为提升施工升降机的自动化控制水平,设计基于嵌入式技术的施工升降机多电机同步控制方法。选取型号为STM32F407的嵌入式芯片,作为多电机同步控制的嵌入式微处理器。利用偏差耦合控制方法,将施工升降机的一台电机速度,与其它电机速度信息反馈结果作差处理。设置多电机速度偏差作为速度补偿信号,利用滑模速度控制器,使电机的速度误差快速收敛直至趋于0,确定电机控制量。嵌入式芯片依据电机控制量,向电机驱动单元发送电机控制命令,电机驱动单元接收控制信号后,控制施工升降机的电机运行参数调节,实现施工升降机多电机的同步控制。实验结果表明,采用该方法控制施工升降机多电机,跟踪误差和同步误差可以降低至10 r/min,多电机同步控制性能优越。

直线电机分段供电协同控制策略

针对多个变流器交替为长定子直线电机多个定子段分段供电存在的问题,该文提出一种电流协同控制策略来减小推力波动。首先,优化电机电路连接拓扑,将由同一变流器供电的定子段的中性点连接在一起,采用电流过零开通的切换策略,使得电流由一个定子段切换至另一个定子段的过程中,变流器的电流连续无畸变。然后,建立电机单个定子段(简称单元电机)的电压和推力方程。根据单元电机的状态方程,得出2个单元电机的电流之和、电流之差对应的状态方程及推力表达式,设计相应的电流协同控制器。通过2个单元电机的电流之和来控制系统输出推力、2个单元电机的电流之差来控制推力波动。该电流控制策略减少了动子过分段时产生的推力波动,实现推力与电流偏差导致的推力波动之间的解耦控制。仿真和实验结果验证了所提电流协同控制策略的有效性。

全电式水下阀执行器多电机协同控制策略研究

水下采油树全电执行器多电机协同工作时,由于误差等导致减速器发生振动。为了减少同步误差导致传动系统发生振动的情况,通过对多电机协调策略进行研究,从控制算法层面提出了一种基于改进粒子群算法优化模糊PI补偿器的多电机协同控制策略。使用Logistic混沌映射并结合中心耦合游移的策略改进粒子群算法,采用改进后的算法离线优化模糊控制器的隶属度函数。为了得到最小的同步误差,在适应度评价函数中引入同步误差项。为了验证该方案,建立了Simulink/Adams联合仿真模型,在Adams中以轴套力柔性连接替换理想约束,建立了联合仿真模型和传动机构动力学模型,对传动机构的振动情况进行了仿真。研究结果表明,该方法通过减小同步误差,能有效减轻传动系统的振动情况。所得结论可为多电机协同控制提供参考。

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。

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。

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。