基于格拉姆角场和卷积神经网络的滚动轴承微弱故障位置辨识研究

为实现卷积神经网络(CNN)对滚动轴承微弱故障位置的辨识,首先在保留整体信息的情况下,使用分段聚合近似(PAA)对轴承信号降维压缩;其次引入了格拉姆角场(GAF)将降维压缩后的轴承一维时间序列转换成了二维图像;然后引入批量归一化层、小批量法(minibatch)等方法设计卷积神经网络;最后将训练样本图像输入卷积神经网络进行训练和验证。结果表明,格拉姆和/差角场图均可有效识别滚动轴承不同零件的故障,格拉姆差角场在准确度上较格拉姆和角场高,更适合用于微弱故障的识别。

无刷直流电机无位置传感器转子位置辨识策略

由于电机的设计制造工艺等问题,反电动势波形往往不是理想的120°平顶宽度梯形波。同时,无刷直流电机无位置传感器控制通常采用反电动势法——通过检测不导通相的反电动势过零点,再延迟30°电角度来得到换相时刻。但该方法需要重构有一定误差的电机中性点和导致相反电动势过零点检测延迟的深度滤波电路。通过改进相电动势法原理,定性分析电动势波形和傅里叶级数推导证明,提出适用于任意平顶宽度梯形波的转子位置辨识策略。实验表明该方法可以精确得到转子位置,确定未导通相的换相时刻,有一定理论和工程应用价值。

基于高频正交方波电压注入的永磁同步电机初始位置辨识

传统高频方波电压注入法辨识内置式永磁同步电机的转子初始位置时,存在多个零点,闭环调节收敛时间长,无法准确辨识磁极极性等问题,导致电机起动失败甚至反转。为此,提出一种基于高频正交方波电压注入的转子初始位置辨识方法。该方法将正交方波信号注入静止坐标轴,利用其高频响应电流辨识转子磁极位置后,再通过在直轴注入低频正弦电流信号辨识磁极极性。该方法的磁极位置信号不需要通过闭环调节获得,可直接通过求反正切获取,响应快,工程实现容易。最后在 1.5kW IPMSM 驱动系统上进行实验,实验结果表明本文所提出方法准确且有效。

永磁直线同步电机无位置传感器动子位置辨识

为了获取无位置传感器伺服系统中永磁直线同步电机的动子位置和速度,采用基于磁链变化的动子位置检测方法,利用两次磁链中值代替传统滤波器来快速消除反电势纯积分造成的磁链漂移现象,并采用死区补偿算法解决低速状态下重构相电压与实际相电压差值较大的问题。以空心式永磁直线电机为研究对象,分析1～5 Hz运行时的动子位置估算误差,以及电机参数对动子位置估算结果的影响。通过实验测得当运行速度为3 Hz时动子位置估算结果的均方根误差为0.024 rad,误差较小。实验结果表明,基于磁链变化的动子位置估算方法能够获得永磁直线电机在低速运行时的动子位置信息。

惰行状态下的地铁PMSM转子初始位置辨识策略

永磁同步电机(PMSM)因其具有高效率、高功率密度等特点,成为新一代轨道交通牵引系统的发展方向,其中,惰行状态下的电机转子初始位置和频率辨识方法研究是PMSM无位置传感器控制技术的重要组成部分。因此,首先研究了零电压矢量单脉冲法和双脉冲法,当PMSM处于惰行状态时,通过将三相逆变器所有下桥臂短路1个或2个脉冲,根据短路响应电流获取转子初始位置和频率。在此基础上,提出一种零电压矢量脉冲法短路时间的选取方法和零电压矢量复合脉冲法,确保处于不同惰行频率下的PMSM均可以稳定地重新启动。通过Matlab/Simulink仿真及在中车大连电力牵引研发中心有限公司试验中心进行试验,结果表明:处于不同频率下的PMSM,均可以稳定地重新启动,启动时的频率辨识误差小于0.6 Hz,转子位置辨识误差小于5°。

永磁同步电机转子位置辨识研究

传统脉振高频电压信号注入法在估计永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)转子位置时,因无法辨识转子N/S极而存在位置估算可能相反的问题。利用电机磁场的饱和效应,提出了一种新型转子位置辨识方法,通过分析包含转子位置误差信息的二次高频电流分量,对转子永磁体磁极极性进行判别,结合传统方法,准确辨识出转子位置。对一台凸极式PMSM进行了转子位置估计实验,验证了该方法的有效性。

多联式空调制冷系统堵塞故障位置辨识仿真

采用当前方法辨识制冷系统堵塞故障位置时,由于没有对相关数据进行预处理,导致辨识结果召回率低、误报率高、漏检率高。于是提出多联式空调制冷系统堵塞故障位置辨识方法。将待辨识的多联式空调制冷系统堵塞故障位置设为观测点,利用迭代检验方法对观测点时间序列进行清洗,消除对故障位置辨识贡献较低的数据,提高召回率。利用数据的能量熵、近似熵特征构建堵塞故障数据特征集合,完成堵塞故障特征融合提取,以降低误报率,采用基于交叉验证的SVM故障分类模型完成堵塞故障位置的辨识。实验结果表明,所提方法的召回率高、误报率和漏检率较低,实际应用效果更好。

基于硬件滤波电路的无刷直流电机转子位置辨识

反电动势过零检测是无刷直流电机无位置传感器控制中转子位置检测的主要方法之一,为消除PWM因素的影响,需要对转子位置检测电路进行滤波处理。本文采用硬件滤波器对反电动势过零检测电路进行滤波,既要考虑深度滤波带来的相移问题又要兼顾消除噪声的影响,分析滤波器的幅频特性和相频特性,根据反电动势过零检测指标要求设计滤波器参数,并用于无刷直流电机转子位置辨识和无位置传感器控制中。仿真结果和实验结果表明,所采用的滤波器及其参数能较好地检测出转子位置,可以明显提高无位置传感器无刷直流电机驱动系统的控制性能。

基于开关频率载波信号注入的永磁同步电动机转子位置辨识

提出了一种基于开关频率载波信号注入的永磁同步电动机的位置辨识新方法。该方法注入的高频旋转电压矢量的频率为开关频率,其优点是由于载波频率远离系统的速度环带宽,甚至远离电流环带宽,使得载波对系统的影响变得极小,辨识速度很快。给出了系统实现的详细算法和实验结果。实验结果符合理论分析。

具有阻尼绕组永磁同步电动机的转子位置辨识方法

针对永磁同步电动机控制系统中位置传感器安装困难、可靠性低的问题,提出基于单相信号注入的无传感器转子位置辨识方法。分析了具有阻尼绕组永磁同步电动机采用单相信号注入法检测转子位置的原理,即通过注入单相高频或低频信号检测电机的阻抗特性,从而准确计算转子位置角度;再利用直流偏置法鉴别转子永磁体的极性。利用有限元方法对具有阻尼绕组永磁同步电动机的阻抗特性和转子位置关系进行了仿真分析。通过有限元仿真与样机实验验证了基于单相信号注入转子位置辨识方法的可行性,为永磁同步电动机无传感器控制技术的实际应用提供了良好的理论基础。

基于旋转高频电压注入的永磁同步电机转子初始位置辨识方法

内置式永磁同步电机(IPMSM)广泛采用旋转高频注入法辨识转子初始位置,但其辨识精度受到数字控制采样和计算延时、PWM输出延时以及信号解调过程中滤波器环节产生的相位延时等因素的影响。该文在对各因素产生的影响进行分析的基础上提出一种统一补偿算法。该补偿算法利用相关影响因素对正序电流和负序电流产生相位影响所具有的相关性,通过提取正序电流信号中的相位偏差,对负序电流信号的相位进行统一补偿,以提高位置观测精度。为区分转子磁极极性,提出基于电流闭环控制的饱和电感量极性判断方法。该方法在极性辨识过程中,为使电机处于静止状态,将交轴(q轴)电流控制为0,通过施加不同的直轴(d轴)电流,比较计算得到对应的电感值,并据此达到极性判断的目的。实验结果验证了误差补偿和极性判断算法的有效性。

高频脉振信号注入永磁同步电机无滤波器初始位置辨识方法

针对传统高频信号注入永磁同步电机转子初始位置辨识方法中滤波环节产生的相移影响最终辨识精度的问题,提出一种无滤波器高频脉振信号转子初始位置辨识方法。该方法较传统利用低通滤波器分离高频信号分量方法,改进为利用估计直轴和估计交轴响应电流信号进行解调,去除高频分量,对解调后的信号进行锁相,辨识出转子初始位置。提出利用磁路饱和效应对转子磁极极性进行辨识的方法,提高磁极极性辨识准确性。最后在永磁同步电机矢量控制平台验证了该方法的可行性。

考虑谐振抑制的永磁同步电机长线缆驱动系统转子初始位置辨识技术

在永磁同步电机长线缆驱动系统安装LC滤波器可能会引起谐振,导致转子初始位置辨识失败。主动阻尼控制能够抑制LC滤波器引起的谐振,从而保障转子初始位置辨识的成功。在估计的同步旋转轴系上注入高频电压信号,对高频电流响应解调后得到两种可能的结果,对应不同的极性。根据电机磁路的饱和效应,施加不同的直流电流激励并对比每种激励下的实验结果,可以完成极性辨别。在注入高频电压信号和施加直流电流激励的过程中,LC滤波器将引起系统谐振。针对这一问题,提出一种基于高通滤波器的主动阻尼控制方法,在传统电流环的基础上增加一个反馈通路,等效地增大谐振频率处的系统阻尼;然后进行主动阻尼控制方法的参数设计和稳定性证明;最后开展实验,得到成功抑制谐振后的实验结果,证明所提考虑谐振抑制的永磁同步电机长线缆驱动系统转子初始位置辨识技术的有效性。

基于电压脉冲矢量法的面装式永磁同步电动机初始位置辨识

面装式永磁同步电动机的无传感器控制对转子的初始位置辨识性能要求较高,传统的开环起动很容易造成起动失败。利用永磁同步电动机的饱和凸极效应,采用电压脉冲矢量法,通过采样比较三相电流峰值的变化计算得到转子的初始位置,并通过实验验证了有效性。对辨识算法中电压矢量的生成策略进行了改进,使其更加易于在工程应用中实现。结果表明,该算法具有鲁棒性强、计算量小、算法易于实现、辨识精度较高等优点,非常适用于永磁同步电动机的无传感器控制。

永磁同步电机转子初始位置辨识研究综述

当永磁同步电机起动时的初始位置不够准确时,会导致电机起动转矩不足甚至出现反转现象。对永磁同步电机转子初始位置辨识方法进行了综述,对不同方法进行了深入阐述和对比分析,对永磁同步电机转子初始位置辨识技术的发展进行了展望。

基于滑模观测器的LSLSM位置辨识研究

基于长定子直线同步电机(LSLSM)的磁浮列车在中高速运行时,传统的车载位置传感器无法准确获取电机位置信息,并且位置信息易受到干扰,为此提出基于滑模观测器的位置辨识方法。在分析滑模观测器对定子电阻、d轴电感和q轴电感参数敏感性基础上,采用一种基于q轴电感校正的LSLSM位置辨识方法,可提高位置观测精度和系统可靠性。通过数字仿真和磁浮试验线验证了所提方法的正确性。

标准地铁牵引PMSM初始位置辨识算法研究与应用

适用于系列化中国标准地铁列车的永磁牵引系统是新一代轨道交通牵引系统的发展方向。永磁同步电机(PMSM)转子初始位置决定了起动转矩的大小、磁极极性决定了起动转矩的方向。因此转子初始位置辨识的准确性关系到电机能否稳定起动并顺利加速。在分析PMSM数学模型的基础上,采用高频方波电压注入算法获得转子的初次估计位置。然后分别在估计的d轴中注入正、反向电压窄脉冲,通过比较d轴正、反向响应电流幅值大小来判断此时定位的磁极为N极还是S极。如果定位的磁极是S极,则需要对初次估计位置进行补偿,使其定位在N极。Simulink仿真及试验结果表明:电机实际初始位置不同时,该算法均能辨识出正确的转子位置,最大辨识误差为0.0524 rad,平均误差为0.0161 rad。

无记忆非线性系统参数估计及空间位置辨识仿真分析

以无记忆非线性系统为研究对象,将非线性响应力作为外部载荷,将其与外力和响应位移一起构成多输入单输出系统;然后给出适用于空间任意位置的非线性单元参数估计方法;最后基于"反向路径法"和重相干函数给出利用随机激励和响应信号辨识非线性单元空间位置的方法,并通过两个仿真案例进行验证。结果表明,非线性单元参数估计方法可准确计算非线性系统的强迫响应,并实现非线性单元空间位置的准确辨识和参数的准确估计。

基于高频脉振信号注入的永磁同步电机转子初始位置辨识

基于高频脉振信号注入的转子初始位置辨识会存在收敛不成功的现象,这直接影响了电机的启动转矩。针对这一现象,本文首先建立了表贴式永磁同步电机在高频信号注入时的数学模型,并对初始位置辨识策略的收敛特性进行了分析,得出位置辨识收敛成功的限制条件,进而提出改进的初始位置辨识算法。仿真分析验证了该文理论分析的正确性和所提方法的有效性。

永磁同步电机初始位置辨识方法研究与进展

随着飞机电气化进程的不断推进,永磁同步电机(PMSMs)因为优异的性能被广泛地应用于机上各种电驱动系统。而在电机矢量控制的诸多技术中,精确的转子初始位置辨识对其平稳起动与最大转矩运行意义重大。在对各种初始位置辨识方法进行分析和归纳后,从有位置传感器与无位置传感器2个方向,对永磁同步电机初始位置辨识方法进行了全面综述。首先,把有位置传感器的初始位置辨识方法总结为转子静止型与转子微动型2种,比较了各种有位置传感器辨识方法的异同点;然后,根据注入信号是否连续,将无位置传感器的转子初始位置辨识方法划分为高频电压注入法和脉冲电压注入法2大类,并选择脉振高频电压注入法对转子初始位置辨识效果进行了验证;最后,对永磁同步电机初始位置辨识方法的发展趋势进行了展望。