基于改进LADRC的永磁同步电机转速控制

传统比例积分(proportional-integral,PI)控制器在永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)矢量控制中,存在转速超调和抗外部扰动能力差的问题。针对这一问题,设计了一种能提高自抗扰控制器对内外扰动观测精度的线性扩张状态观测器(linear extended state estimator,LESO),并在此基础上设计了用于PMSM转速控制的线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)系统。通过仿真和实验,验证了基于改进LADRC的PMSM矢量控制系统能达到更高的观测精度,实现转速的快速无超调的高精度控制,且对负载扰动具有良好的鲁棒性。

旋转永磁式机械低频天线的系统设计与验证

为实现低频电磁发信系统的小型化和低功耗,面向旋转永磁式机械天线的理论研究和技术实践,提出了基于多物理场耦合仿真的系统设计和性能校验方法。设计了包含永磁磁源、高效驱动电机及其控制器在内的旋转永磁式机械天线系统方案。研制了实验样机,并对其系统性能和近区磁场进行了实验测试,验证了相关设计方法和系统方案的可行性与有效性。结果表明,该样机的磁场场强和尺寸等主要指标达到了美国“机械天线”项目在射频穿透技术领域的要求,为旋转永磁式机械天线方案研究和样机设计提供了一种可行思路。

基于Super-Twisting无位置滑膜观测器的永磁同步电机控制

针对永磁同步电机在一些工作场合精度要求较高的情况,在永磁同步电机数学模型的基础上,文中提出了一种二阶Super-Twisting滑膜理论算法。该方法对电机的反电动势观测值进行运算处理,通过得到电机速度和位置信息来实现永磁同步电机无位置传感器控制。根据Lyapunov稳定性理论可知,该控制系统稳定。在MATLAB/Simulink工具中搭建系统仿真模型来验证该理论算法的有效性。仿真结果表明,相较于传统滑膜观测器,该算法有效削弱了滑膜抖振,提高了系统的估算精度和响应速度,使其能更好地跟踪转子的位置和速度信息。

基于同步坐标系MRAS的异步电机无速度传感器控制

为了提高三相异步电机控制的精准度,对传统无速度传感器的转速估算控制策略进行改良,研究并设计了以转子磁链定向的基于同步旋转坐标系的MRAS(Model Reference Adaptive System)模型参考自适应无速度传感器异步电机矢量控制的新型控制策略,以转子磁链电流模型作为参考模型,将转子磁链电压模型和转速反馈作为可调模型,运用同步旋转坐标系定子电流和转子磁链的算法理论设计了转子磁链、转速以及位置的估算方法,仿真和实验结果表明,该控制方法具有更准确的估算精度和更快的收敛速度,提高了异步电机矢量控制的估算精度以及鲁棒性。

永磁同步电机有限时间抗扰控制方法研究

针对永磁同步电机在实际应用中变负载、磁饱和内外干扰等因素影响下的稳定控制问题,提出了基于super-twisting算法的扩张状态观测器(super-twisting extended state observer,STESO)对总扰动进行准确估计和补偿。通过分析永磁同步电机的动力学模型,构建永磁同步电机的扩张状态模型,并以此为基础设计STESO,在有限时间内实现对永磁同步电机总扰动的准确观测。利用Lyapunov方法分析了STESO的稳定性,并推导了误差收敛时间的表达式。仿真实验结果表明,所提方法在位置和转速控制上响应速度快、扰动影响恢复时间短,相比于PID控制、自抗扰控制和基于改进模型预测的自抗扰前馈控制等方法具有更好的快速性和更强的抗扰性,蒙特卡洛实验结果同样显示所提方法针对参数不确定性具有较强的鲁棒性。

非对称型多速液压马达的差动连接转矩转速

在对非对称型多速液压马达的结构分析的基础上,对该类型马达进行差动连接。通过对内2外3多速马达的差动连接,得出在不同差动连接下液压马达的输出转速和输出转矩的公式,并由此推导出这一类型马达差动连接时转矩转速输出的一般公式。同时分析了马达系数的选取对差动连接的影响,以避免死点和重复现象的出现。得出非对称型多速液压马达相比普通的液压马达有更多方式的差动连接,且受到马达系数的限制。为进一步研究该新型液压马达的差动连接奠定了理论基础。

凸轮数控车削系统关键技术的研究

研究了基于数控车削加工凸轮的方法,并对数控车削凸轮的关键技术进行研究,提出了有效的方法,为凸轮的高效率加工提供了一个新的途径。一般在凸轮数控车削加工过程中,切削角与切削速度随加工凸轮轮廓位置不同会发生很大变化,为了实现切削角随凸轮轮廓位置实时变化,采用了高频响直线伺服电动机驱动刀具高频摆动的方法,实现刀具的位置实时控制。凸轮的轮廓是一个非圆截面,为了生成凸轮非圆截面,采用高频响直线伺服电动机驱动刀具往复高速运动,实现凸轮非圆截面的生成。车削凸轮时,切削速度一般需要保持恒定,这样有利于刀具的寿命延长,并保证凸轮表面的粗糙度,为了实现凸轮车削的恒定线速度,采用变主轴转速的车削方法,解决这个重要的切削工艺问题。

永磁同步电机旋转坐标系滑模观测器设计研究

针对内置式永磁同步电动机在螺旋桨重载工况下,两相静止坐标系滑模观测器中扩展反电动势幅值大小易受螺旋桨负载影响的问题,在两相旋转坐标系下设计一种新型滑模观测器用以实现内置式永磁电动机转速及转子位置观测。采用李雅普诺夫稳定性理论对所设计的滑模观测器进行了稳定性分析,得出电动机转速估算表达式,避免了扩展反电动势的观测。对所提出的永磁同步电动机无速度传感器控制策略进行仿真分析和试验研究,结果表明设计的滑模观测器能够准确实现永磁电动机的转速估算,系统具有良好的动态响应性能,验证了该控制策略的有效性与可行性。

锁相环电机转速控制系统的研究

分析了锁相环路直流电机转速控制方案 ,给出了电机与光电耦合器在锁相环路中的组合模型。根据此组合模型设计了锁相环路结构 ,并对锁相直流电机控制系统进行了测试 ,结果表明在 5 0～ 2 4 0 0Hz范围内可进行精确的线性控制。

阀控叶片气马达建模及恒转速控制研究

为提高叶片气马达的恒转速控制精度,考虑采用高速开关阀调节叶片气马达进气腔的压力和流量。通过分析阀控叶片气马达系统基本结构和工作原理,搭建了叶片气马达周期性、离散的腔室体积模型,对其进行傅里叶级数展开,得到叶片气马达周期性、连续的腔室体积模型。结合叶片气马达运动学模型、腔室流量数学模型以及高速开关阀阀口流量数学模型建立了阀控叶片气马达系统的数学模型。采用PID控制算法对该阀控叶片气马达系统进行恒转速控制研究,仿真与试验结果对比表明:该算法具有良好的转速控制精度,同时也表明了所建立模型的有效性和可行性。

二阶滑模控制在直流无刷电机转速调节中的应用

针对受参数不确定和负载扰动影响的直流无刷电机的鲁棒速度控制问题,采用二阶滑模控制中的超螺旋算法设计速度控制器。控制器将不连续控制作用在滑模量的二阶微分上,不但保持了传统一阶滑模的性能,而且消弱了系统抖振。仿真结果表明,算法对负载和参数的变化具有很强的鲁棒性,有效地消弱了传统滑模的抖振现象。

大惯量变转速泵控马达调速系统模糊控制

对大惯量负载的变转速泵控马达调速系统进行了模糊控制及模糊PID控制的实验研究 ,并与常规PID控制的实验结果进行了对比 ,获得了有益的结论 。

基于自抗扰控制的开关磁阻电机转速闭环性能

基于开关磁阻起动/发电助力控制系统的研究背景,根据该系统具有严重非线性,转速给定多变、负载扰动大、参数变化多的特点,利用自抗扰控制原理设计了开关磁阻电机转速闭环控制系统。采用Matlab仿真软件,建立了该系统的仿真模型,并进行了控制策略设计和参数估算。由仿真结果可知,该系统对外部负载扰动和内部模型参数的变化具有较强鲁棒性能,比传统的PID控制系统动静态性能更优。最后在开关磁阻起动/发电样机平台进行的样机试验表明,自抗扰控制可以实现样机的快速、无超调起动,负载扰动时转速变化小、恢复时间短、转速跟踪快。

基于神经网络的直流电机转速控制

用非线性自回归移动平均模型的神经网络对直流电机转速进行控制,并通过仿真分析其控制效果,在抗干扰方面与原来的闭环控制进行比较,证明神经网络控制的优越性。

无刷直流电机的分数阶滑模控制器设计

为了提高无刷直流电机(Brushless DC motor,BLDCM)的抗负载扰动性能和鲁棒性,削弱传统整数阶滑模控制(Sliding model control,SMC)中的抖振现象,针对BLDCM调速系统设计了一种分数阶(Fractional order,FO)滑模控制器。采用分数阶滑模面,同时利用分数阶传递能量缓慢的特性对具有二阶滑模特性的快速幂次趋近律进行改进,有效地削弱了滑模变结构控制带来的系统抖振。仿真结果表明,相比于传统整数阶滑模控制,所提方法可使BLDCM调速系统具有较好的控制性能。

基于Buck-Boost矩阵变换器的异步电机调速控制策略

进行了将采用双闭环控制的Buck-Boost矩阵变换器用于异步电机调速系统控制的研究,设计了基于Buck-Boost矩阵变换器的异步电机调速控制策略。该策略根据异步电机的给定转速,基于矢量控制原理获得异步电机对应的输入电压,并以该电压作为Buck-Boost矩阵变换器的参考输出电压,再通过对Buck-Boost矩阵变换器采用双闭环控制策略使其实际输出电压与其参考输出电压保持一致,从而实现异步电机的实际转速对给定转速的准确跟踪,达到准确控制异步电机转速的目的。该控制策略的控制效果通过仿真得到了验证。仿真分析结果表明,异步电机采用基于Buck-Boost矩阵变换器的调速控制策略可取得良好的动态和稳态性能以及四象限运行特性,因而具有较好的应用价值。

EKF直接转矩控制的感应电机状态观测器

针对电机安装速度传感器不便的问题提出了新的转速辩识方法,它从扩展卡尔曼滤波算法原理入手,利用定子侧可测量的电流、电压,推导出一种新的无转速传感器的异步电动机转速、磁链状态观测模型,估算出电机的转速和定子磁链。该算法可以有效地消除纯积分环节存在的问题,同时不会在辨识的磁链中引入幅值和相位误差,保证电机在稳态运行和转速突变情况下磁链辩识的准确性。通过建立Matlab的S函数仿真电机转速和磁链的结果表明,这种方法能有效地解决磁链和转矩的脉动问题,从而实现电机高性能的控制。

基于转速差调节和模型预测控制的双电机伺服系统消隙控制

针对双电机伺服系统,提出一种基于转速差调节和模型预测控制的消隙控制方法。该方法将偏置力矩的施加转换为转速差调节,并利用转速差调节器对双电机进行消隙协调控制,利用模型预测控制提高系统的控制性能。首先,分析了双电机伺服系统结构及其工作原理;然后设计了基于转角输出跟踪误差的转速差调节器和基于双电机伺服系统简化模型的模型预测控制器。最后,通过仿真实验验证了该控制方法能够有效地提高双电机伺服系统的响应速度及控制精度。

基于PLC的高可靠性电机测速系统设计

介绍了用PLC和光电码盘配合使用的电机测速系统;可获得高可靠性的精度要求而又降低系统成本。重点阐述了该测速法的基本原理、软硬件设计。

气吸式电驱动排种器的电机控制系统

为了提高气吸式电驱动排种器的电机控制系统特性,在分析无刷直流电机数学模型的基础上,采用滞环控制与SMC滑膜控制策略结合的方法,对电机转速进行控制,并在MatLab/Simulink软件上对驱动电机的控制系统建立了仿真模型。仿真结果表明:驱动电机控制系统可在0.2s内快速响应,0.4s时突加负载,驱动电机的转速基本没有变化,启动与加载时运行平稳。