永磁同步驱动电机高可靠性控制技术

永磁同步驱动电机系统作为混合动力电动汽车和纯电动汽车的核心动力总成,在拥有高性能的同时,还必须具有极高的可靠性。文章针对一种电机控制系统高可靠性控制技术平台,从4个方面阐述了提高该电机控制系统可靠性的方法,以期最大限度保证车用永磁同步驱动电机系统的可靠性。

高大空间火灾模拟及探测平台电液同步驱动控制

为开展高大空间建筑火灾探测报警和自动灭火技术研究,一个面积为1089m2(33m×33m)的高大空间火灾模拟及探测平台需要在距地面3～24m的竖直净空高度范围内,根据试验要求任意的调节定位。针对负载空间跨度大、升降行程长、强耦合等特点,提出三点机械配重+三点柱塞缸电液同步驱动的升降控制方案。通过对电液同步驱动系统的设计及其工作机理的讨论分析,建立系统的数学模型,并针对系统存在的大惯性、强耦合、强非线性、模型参数不确定以及时变等特点,应用模糊集合理论设计一种模型参考模糊自适应同步控制算法,通过三个独立的模型参考模糊自适应控制器分别实现三个阀控柱塞缸对同一个期望参考模型动态和稳态输出特性的实时跟踪控制,从而实现平台的精确同步驱动控制。试验结果验证了该升降平台驱动方案设计的合理性和控制方法的有效性及鲁棒性,升降平台在三个柱塞缸提升点处的动态同步误差小于±5mm,稳态同步误差小于±1mm。

负载变形敏感双马达同步驱动系统建模与仿真

针对双液压马达同步驱动系统建模过程中存在负载变形考虑不足的情况,采用单弹簧、双惯量块代替单惯量模型建立负载动力学模型;与双阀控液压马达模型结合,建立可考虑负载变形的双马达同步驱动系统模型。采用压差均衡控制策略抑制阀控马达参数不一致引起的负载变形,并利用PID控制策略改善系统整体性能。运用数值仿真方法研究压差均衡控制策略对负载变形的抑制效果和PID控制参数对负载变形的影响。研究结果表明:压差均衡控制策略对阀控马达主要参数失衡引起的负载变形有明显的补偿效果,但对主要参数小范围失衡情况下系统整体性能的改善效果不明显;PID控制在改善系统整体性能的同时有可能使负载变形加剧。

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。

基于有限元的双滚珠丝杠同步驱动轴动力学建模与分析

以双滚珠丝杠同步驱动轴为研究对象,在详细分析同步轴间负载耦合关系及丝杠与螺母的轴向、扭转耦合关系基础上,利用有限元结合集中参数法,从拉格朗日方程中导出双滚珠丝杠同步驱动轴动力学模型。通过模态分析,揭示了双滚珠丝杠同步驱动轴的动力学特性,为双轴同步控制提供了参考。最后在样机实测上通过系统辨识,验证了所建模型的准确性。

多级电机同步驱动控制系统

本文对多电机同步调速控制的特点进行了分析 ,提出了对多级独立电机及多级柔性连接电机同步驱动的速度补偿、电流补偿方案。介绍了用此同步控制技术在钢厂连铸机。

硬联接双电机的变频同步驱动方案研究

稳定性问题是硬联接双电机同步驱动系统要解决的关键。根据某拦河坝闸门控制系统的改造方案 ,论证了硬联接双电机采用转矩随动方式设计变频同步驱动方案的可行性。最终的调试实验结果表明 。

内模控制在多电机同步驱动系统中的应用

根据协调控制原则,采用内模控制原理,并结合工程设计方法,针对直流电动机同步驱动问题,通过理论分析和仿真研究,找出了一种较好的同步方案。这种方案既解决了转速超调问题,又获得了很好的同步性能,而且设计方法简单,容易实现。

双马达同步驱动系统自适应神经元网络控制

针对三轴飞行姿态仿真转台中框架双电液伺服马达同步驱动系统的特点和技术要求，采用自适应神经元网络控制策略，实现了两通道的静态解耦．仿真结果表明，自适应神经元网络控制以其特有的自学习、非线性等优点，使控制系统具有良好的动态性能及强的鲁律性与适应性，取得了良好的同步效果。

负载敏感变速同步驱动原理与特性研究

液压分流同步驱动以分流元件(如分流阀、分流马达)为控制元件,通过等量分流原理来实现多执行器的同步驱动,具有结构简单、成本低的优点,但在时变负载或大偏载工况下分流元件的分流精度显著降低,难以满足高精度同步需求。据此,提出负载敏感变速同步驱动系统,其由负载敏感变量泵和负载敏感分流阀构成,其中负载敏感分流阀是一种新型的分流阀,其利用负载敏感压力补偿原理可以消除时变负载和偏载对同步精度的影响,并具有调速以及负载敏感的功能。首先,阐述负载敏感分流阀及变速同步驱动系统的结构和工作原理;然后,基于AMESim建立系统仿真模型;最后,在变速、时变负载、大偏载等工况下研究了新型分流阀及其同步系统的同步特性。结果表明:在时变负载和大偏载下,分流阀的分流误差小于1‰,其远远低于现有分流阀的分流误差,并实现了高精度的变速同步驱动,且系统效率较高,可取代一部分价格昂贵、维护困难的闭环同步驱动。为高精度的分流阀及变速同步驱动奠定了理论基础,可丰富液压同步驱动的理论和形式。

双齿轮渐近同步驱动系统设计

为解决轨道拖拽、龙门设备、自动升降等大负载、长跨度设备的驱动功率不足、设备刚度差、结构尺寸较大等问题,提出了一种基于电气伺服驱动技术的双齿轮渐近同步驱动解决方案。该渐近同步驱动方案采用在一个主动齿轮驱动负载齿轮传动的基础上,逐渐添加其他主动齿轮以增大驱动功率的双齿轮同步驱动系统,实现了电气伺服同步驱动功能;采用台达数控系统,实现了双齿轮高精度同步控制。研究结果表明,该驱动方案具有同步可靠性高、控制方便、启停同步一致性强等特点。

多级电机同步驱动系统的内模控制

从协调控制原则出发 ,把内模控制原理应用于多台直流电动机同步驱动问题 ,并进行了理论分析和仿真研究 ,得到一种随动加补偿的同步方案。这种方案与无补偿的同步方案相比 ,既提高了抗扰性 ,又获得了理想的同步性能 ,而且设计方法简单 。

双马达同步驱动位置伺服系统建模与仿真优化

双马达同步驱动系统有质量轻,结构和负载对称等优点,在工程中得到较多运用。良好的同步控制方法是实现其功能及提高其性能的重要因素。建立双液压马达同步驱动系统数学模型,采用同步闭环控制,在位置反馈回路中设置PID调节器,基于NLPQL算法对PID参数进行整定优化,提高位置伺服精度。并利用双马达角位移差值均衡补偿等同方式对系统进行反馈校正,提高系统同步性能。

拉床主溜板双轴同步驱动仿真系统开发及应用

为给高精度伺服拉床同步驱动系统控制策略的研究提供分析手段,基于Matlab仿真软件建立了拉床主溜板双丝杠双伺服电机同步驱动系统的机电一体化仿真系统模型,模型由双轴同步控制器、永磁交流伺服系统、机械执行机构3部分组成。双轴同步控制器同时引入并联、串联和交叉反馈三种运行模式;永磁交流伺服系统设计了两个永磁交流伺服驱动器和两个永磁交流伺服电机的组合方式,其中两个永磁交流伺服驱动器均采用位置/速度/电流的三环构架进行设计;机械执行机构采用双丝杠主溜板耦合传动机构。基于该模型进行了同步驱动的性能分析,分析结果表明,在两边受力不平衡的情况下,采用并联/串联控制运行模式的同步驱动系统的同步性较差,不适用于同步精度要求较高的场合;采用交叉反馈控制运行模式的同步驱动系统的同步性较好,较适用于加工精度较高的大吨位高效率拉床。

双直线电机同步驱动技术的研究

双直线电机同步驱动是龙门移动式镗铣加工中心的关键技术。将解耦控制和内模控制应用在由两台永磁直线同步电机驱动的龙门移动式镗铣加工中心上。针对龙门柱存在的机械耦合设计了解耦控制器,解耦后的系统可以看作是两个独立的单输入单输出系统。然后,对解耦后的单电机伺服系统提出了一种二自由度内模控制方案,使系统对参考输入信号具有较高的响应能力,并且能够很好地抑制模型失配与外部扰动。仿真结果表明,所提出的控制方案具有响应速度快,鲁棒性强,动态过程同步误差小的优点,从而能够较好地满足高精度同步控制的要求。

多液压缸同步驱动系统DCAT-NDI控制研究

针对多缸同步电液伺服系统(MIMO系统)驱动性能易受执行器冗余和外部扰动等非线性因素影响的问题,建立了MIMO系统最简形式(四缸同步驱动系统)的动力学模型,并引入基于二次规划的动态控制理论DCAT和非线性动态逆控制策略NDI,提出了一种DCAT-NDI的多缸同步控制策略。该控制策略首先计算负载姿态期望的最优映射,实现了MIMO系统各液压缸位移期望输出的解耦;其次,根据跟踪位移误差与速度期望以及跟踪速度误差与加速度期望的相似性原理,引入位移频率带宽和速度频率带宽概念,构造各自通道的逆系统,从而求解各自通道的最优控制。仿真和实际结果表明,该文提出的控制策略比常规PID同步控制策略具有更好的同步性能和稳定性能。

大功率全电动折弯机多轴同步驱动研究

大吨位全电动折弯机需多轴同步驱动滑块实现钣金折弯,从而高精度多轴同步控制是提高全电动折弯机容量的最关键的问题之一。描述了多轴同步驱动系统的工作原理,详尽剖析了采用力矩与位置控制双重跟踪模式进行系统解耦的原理,从实际应用出发,提出了一种基于偏差耦合与动态力矩控制技术融合的变结构同步驱动控制策略及系统。该系统在高速运行段与加压折弯段之间对控制结构进行无扰切换,从而保证了高速运行段中的同步性能与加压折弯段中的折弯精度。详细介绍了此二者的结构与运行机制,并将变结构同步驱动控制策略应用到自主研发的全电动数控折弯系统中,运行测试表明该系统安全高效、同步效果显著,为实现更大吨位的全电动折弯机提供了一种有效的解决方法。

基于参数辨识的双马达同步驱动控制研究

针对双马达驱动的三轴飞行仿真转台中框的名义参数与实际参数存在偏差,本文通过灰箱辨识方法分别获得双马达驱动系统的接近真实模型的参数。在此基础上使用等同式的控制策略对仿真转台中框做了仿真和实验研究。实验结果表明:等同式控制策略能有效提高双马达同步驱动的精度,增强三轴仿真转台中框运动仿真逼真度。

基于模糊PID补偿控制的多电动机同步驱动系统

将模糊控制原理应用于多台直流电动机同步驱动系统 ,提出了一种带模糊PID补偿控制的同步方案。通过理论分析和仿真研究 ,可知这种方案既解决了转速超调问题 ,又获得了很好的同步性能和较短的调节时间 ,而且设计方法简单 ,容易实现。