高响应交流永磁伺服系统快速电流环带宽扩展方法

交流永磁伺服控制系统中现有电流采样和脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)占空比更新的方法延迟时间较长,在一定程度上会影响电机的电流环带宽和动态特性;针对该问题,建立了电流环闭环系统数学模型,分析了电流环的内部延迟和影响电流环带宽的因素,在此基础上提出了一种通过改进电流采样与PWM更新时间的电流环带宽扩展方法。该方法通过提前PWM占空比更新时机来降低电流采样和PWM占空比更新之间的延迟,减小信号传输滞后,从而扩展电流环系统的闭环带宽,提高系统响应速度。仿真与实验结果表明,相比现有电流采样方法,采用新方法的交流永磁伺服控制系统的电流环具有更宽的带宽和更高的动态响应能力,从而提高了交流伺服系统的动态响应能力和稳态精度。该方法可为交流伺服系统在机器人、高端智能装备等对响应速度和定位精度要求较高领域的应用提供参考。

表贴式永磁交流伺服电机齿槽转矩优化分析

齿槽转矩由永磁电机中的永磁体和有槽电枢铁心相互作用产生。基于能量法和有限元仿真分析了永磁体极弧系数对电机齿槽转矩的影响,计算选取出最优极弧系数,通过调整磁极偏心距离进一步降低齿槽转矩,将仿真结果与样机测试数据进行对比证实了优化方案的可行性。结果表明,合理选取极弧系数并结合磁极偏心的方法可以有效降低齿槽转矩。

基于鲸鱼算法小波神经网络PID的PMSM转速控制

针对永磁同步电机交流伺服系统的非线性特征和不确定扰动等问题,以及传统PID控制器的线性局限性,提出基于鲸鱼优化算法的小波神经网络PID的转速控制策略。采用小波神经网络与PID控制器结合的方式,构成永磁同步电机的转速控制器,同时利用鲸鱼优化算法对学习速率和惯性系数进行优化,从而达到对神经网络权值的进一步优化。通过实验结果表明,本文所提控制策略得到的电机稳定时间是0.025 s,最大超调量是52 r/min,施加转矩之后的转速误差为0.002,因此本文控制策略的动态性能和抗干扰能力具有一定优势。

永磁交流伺服精密驱动系统机电耦合振动特性分析

为了研究永磁交流伺服精密驱动系统中存在的多物理过程、多参量复杂耦合关系,提出了对该系统进行机电耦合振动特性分析的观点。从全局机电耦合的角度,对永磁交流伺服精密驱动系统进行了机电耦合分析,将该系统归纳为三质量两轴系统,建立了三质量两轴系统的机电耦合振动数学模型和仿真模型,仿真分析了由于电流调节器参数、阻尼、谐波扰动、间隙以及负载扰动等因素引起的系统机电耦合振动动态过程,并通过实验验证了机电耦合振动仿真模型的正确性。该机电耦合振动特性分析对提高系统的动态性能具有重要的意义。

稀土永磁电机正进入大发展的新时期

稀土永磁电机作为节能减排、绿色能源及信息化等领域的发展焦点已成为众人研究的对象.针对永磁风力发电机、超高效永磁同步电动机、交流永磁伺服电动机和特种永磁电机等已研究电机进行介绍和分析,列出各自的特点及适用场合,给出其与传统电机的性能对比结果.由于用户对电机性能的要求日益增高,电机结构日益新颖多样,因此,增加了设计及研究的复杂性.通过多耦合系统、多学科知识的整合,永磁电机的性能得到了进一步的优化,并且将会得到更大的发展.

永磁交流伺服精密驱动系统机电耦合动力学分析

对永磁交流伺服精密驱动系统进行动力学分析时,必须考虑系统的机电耦合影响。从机电能量转换的角度,根据系统的全局耦合分析和局部耦合分析,建立了该系统全局耦合关系图和永磁同步电动机精密传动装置子系统局部机电耦合关系图,然后采用拉格朗日麦克斯韦方程建立了永磁同步电动机精密传动装置子系统的物理模型和数学模型,推导了该子系统的动力学方程,并利用该模型进行了算例分析。结果表明,该模型是正确的,这为该系统的实验研究提供了理论依据。

基于遗传整定的永磁交流伺服系统模糊免疫PID控制器

提出了一种基于遗传整定的模糊免疫PID控制器,并将其应用于永磁交流伺服系统之中。该控制方法将生物免疫反馈机理与模糊控制相结合,由一个常规的PID控制器和一个免疫型比例控制器顺序串联实现,其中免疫比例控制器的非线性函数由模糊推理实现,PID及免疫比例控制器中的参数由遗传算法实现自寻优。利用功能强大的仿真工具Matlab/Simulink对交流伺服系统进行仿真,控制器算法简单,易于实现。结果表明,该控制方法具有响应速度快、鲁棒性强等优点,显著提高了系统性能。

基于卡尔曼滤波器的交流伺服系统自适应滑模控制

为了减小负载转矩扰动和系统参数摄动对永磁同步电机控制系统的影响,提出了一种基于卡尔曼滤波器的自适应滑模速度控制器。该控制器由自适应律估计参数摄动项,用卡尔曼滤波器估计外部扰动项。设计了含积分作用的滑模面,以保证电机转速的无静差跟踪;采用了指数趋近律,以提高趋近速度并削弱抖振。卡尔曼滤波器估计得到的系统外部扰动前馈补偿至控制器的输出,用于有效降低滑模控制器的不连续切换项造成的系统抖振。实验结果显示:跟踪设定的600r/min转速时,控制器稳态转速精度达到±1r/min。电机在以600r/min稳速运行时,设计的控制器在1.6N·m的外部转矩扰动下的最大转速波动比传统PI控制器的转速波动减小了2%。仿真分析和实验数据表明基于卡尔曼滤波器的自适应滑模控制器对交流伺服控制系统具有较强的抗扰动性、鲁棒性以及良好的稳态性能。

基于永磁交流伺服同步驱动的拉床控制系统

目前国内的拉床多采用液压驱动,针对其存在加工质量(精度和光洁度)不佳、能源浪费和环境污染等的问题,在技术成熟和性能优越的永磁交流伺服系统的基础上,设计了一款基于永磁交流伺服系统同步驱动的拉床系统。首先给出了电伺服同步驱动的立式内拉床的机构图,并对该机构图的性能特点进行了分析。重点阐述了主溜板伺服同步驱动系统、调刀伺服驱动系统和拉床控制系统软件设计方案,并采用共享指令的同步控制策略来确保拉床同步性能。最后,以立式内拉床为对象,在20 t的负载力下进行了试验测试。测试结果表明,设计的基于永磁交流伺服同步驱动的拉床控制系统具有成本低、可行性好、同步性能测试稳定、加工精度高等优点,对国内拉床的发展具有一定的指导意义。

大型望远镜交流伺服控制系统综述

本文主要介绍了当前国际上地基大口径望远镜交流伺服控制系统的发展现状,详细论述了望远镜驱动方式的选择、交流永磁同步力矩电机的应用情况、控制系统的硬件组成以及伺服系统的控制策略。讨论了大型望远镜交流伺服控制系统设计的难点及未来发展趋势,为大型望远镜交流伺服控制系统的设计提供一定的参考。

基于神经网络给定补偿的永磁同步直线交流伺服系统H^∞控制

以永磁同步直线伺服电机为被控对象，应用Ｈ∞控制理论设计了一种具有强鲁棒性的速度控制器。首次提出了基于神经网络给定补偿的Ｈ∞控制策略。仿真实验结果表明，该方案有效地克服了永磁直线电机参数变化及特有的端部效应等对系统的影响，提高了系统的性能指标。

新型200 kN双电机螺旋副直驱式回转头压力机运动学和动力学研究

提出新型200 kN双电机螺旋副直驱式回转头压力机的设计方案,基于两个独立的开关磁通交流伺服电机来直接驱动两个螺母独立运动。分析了该新型压力机工作时的运动学和动力学特性,并论述了其换模工况与冲压工况的工作内涵与设计要点。最后,建立了该新型压力机主传动系统在完成刻印与冲压两种工艺需求时的动力学和运动学分析模型,以及针对公称压力200 kN的回转头压力机两个开关磁通电机的额定转速与额定转矩的设计计算,并运用MATLAB软件进行仿真模拟,对设计结果进行了工程验证。

仿人机器人一体化关节微小型伺服控制器的研制

对仿人机器人一体化关节驱动的技术要求，基于永磁同步电机（PMSM）的矢量控制原理，从电机驱动、电源系统、电流采样和印刷电路板等方面进行了创新性、微小型化设计，研制出了两种可用于机器人关节驱动的微小型高性能伺服控制器，给出了各部分功能模块的设计方法和解决方案。实验结果表明，所设计的伺服控制器的体积、重量满足微小型化要求，而且控制速度、精度高，具有很强的通用性、可扩展性和可移植性，适用于多种机器人控制，对于微小型驱动控制技术的自主创新及产业化具有重要的理论和实践价值。

永磁交流伺服系统国内外发展概况

永磁交流伺服系统发展日新月异,对近十年来国内外永磁交流伺服系统的研究成果作一综述。在分析永磁交流伺服系统发展趋势的基础上,重点介绍了永磁交流伺服系统控制策略、位置检测和辨识、主电路和驱动技术以及通讯网络化技术等关键技术的研究现状,指出了目前国内永磁交流伺服系统产品的研发方向及其与发达国家的差距。

基于自抗扰控制器的交流直线永磁同步伺服电机速度控制系统

根据三相交流直线永磁同步伺服电机的非线性动态模型,采用自抗扰控制器的方法,对系统的内部扰动和外部扰动进行观测,并加以补偿。仿真结果表明,采用自抗扰控制器具有较好的动态性能以及对负载扰动、电动机参数变化都具有较好的鲁棒性。

基于TMS320F2812的全数字交流伺服系统设计

采用智能功率模块和TMS320F2812型DSP,完成了永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)全数字交流伺服系统的设计与实现。介绍了系统的硬件设计,包括主电路、控制电路、基于IR2175的电流检测电路、复合式光电编码器的位置/速度检测电路以及保护电路的设计。分析了d,q轴中PMSM的数学模型和id=0的矢量控制策略,在CCS下采用模块化编程的思想实现了基于矢量控制的速度伺服系统。

基于EtherCAT的高性能伺服系统设计与实现

设计了一款具有宽调速范围、高精度和高可靠性的基于EtherCAT高性能电子轴传动交流永磁伺服系统。根据实际的商业滚筒印刷机械项目需要,利用电子轴传动印刷机电机伺服系统作为实验平台,使用自主研发的交流永磁同步电机作为被控对象,基于EtherCAT工业以太网的高速现场总线作为多轴联动的总线接口,设计了高端的控制器和驱动器,在电机控制策略上采用了取得阶段性研究成果的自抗扰控制器,且仿真结果满足要求。

永磁同步电机宽范围最大转矩控制

提出一种永磁同步电机新的宽范围弱磁控制策略,根据电机在不同转速段运行时的转矩特性,考虑逆变器的输出电压能力及电机的电流约束条件,以输出最大转矩为目标,分析得出全速范围内的电流矢量控制算法。该方法将全速段分为四个运行区间,可实现恒转矩运行与弱磁控制的快速平滑过渡,使系统在额定转速以下具有恒转矩输出,在高速运行时实现恒功率特性。仿真及实验结果表明,提出的方法可有效拓宽电机的转速运行范围,具有较快的动态响应性能。

交流伺服系统主电路参数的研究

从控制对象交流永磁同步电动机(PMSM)着手,推导出交流伺服系统主电路的设计原理与方法,比较好地实现了变换器与电动机的参数匹配。据此研究开发的交流伺服驱动系统验证了设计原理与方法的正确性,并已批量生产。

永磁同步伺服电机二自由度控制

为提高永磁同步伺服控制系统的控制性能,针对传统交流伺服电机矢量控制系统中PID控制器不能兼顾跟踪和抑制干扰的缺陷,引入二自由度控制,使伺服控制系统中与指令相关的前馈调整和与外部振动相关的反馈调整可以独立运行,从而使伺服系统获得良好的跟随性能和干扰抑制特性,有利于实现伺服系统的高速化,提高系统的控制精度。通过MATLAB/Simulink仿真验证了永磁同步伺服电机二自由度控制的可行性和有效性,提出了永磁同步伺服电机二自由度控制系统的设计方案。