利用磁场控制运动电荷的几种方式

1托卡马克装置的基本原理中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所有一座号称“人造太阳”的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST),2021年12月30日晚,这台装置创造了一个世界之最---实现1056秒的长脉冲高参数等离子体运行,而且是在7000万摄氏度的高温条件下.这样的科技突破,让我们离受控核聚变的实施又近了一步.下面我们就研究一下托卡马克装置是如何实现“控制”的.

基于自抗扰控制的圆纬机恒张力输纱控制系统设计

针对当前圆纬机积极式送纱方式中存在的纱线张力及输送速度不可任意调节、纱线张力波动大等问题,提出了一种可为圆纬机输送恒定张力纱线的输纱控制系统。构建了以无刷直流电动机速度环为内环、以纱线张力为外环的纱线恒张力双闭环反馈控制系统,通过自抗扰控制技术获取纱线实时动态指标,并对无刷直流电动机目标转速进行调整,最后通过磁场定向控制技术驱动无刷直流电动机。详细阐述了纱线张力的形成机制、纱线恒张力输送控制方案、系统硬件设计及控制算法。输纱测试表明,该控制系统可实现多种类型纱线的恒定张力输送。其中,棉纱张力波动标准差为1.5 cN(300 m/min测试条件),氨纶包芯纱的张力波动标准差为0.33 cN(240 m/min测试条件)。输纱速度的调节范围为0~600 m/min,纱线张力的控制范围为2.0~50.0 cN。

基于磁场定向控制的风机转矩电控系统设计与实现

针对采用抽头式单相电机的风机控制过程中存在的排风效率低、转矩脉动大等问题,文中采用直流无刷电机代替传统单相电机驱动叶轮,并结合空间向量脉宽调制算法与无感转子位置检测,采用磁场定向控制算法精准控制风机转矩,设计了一种基于磁场定向控制的风机转矩电控系统。系统采用微控制单元(Microcontroller Unit,MCU)+智能功率模块(Intelligent Power Module,IPM)的硬件驱动方案,软件顶层通过基于FreeRTOS的状态机进行控制,通过风机电控系统实验平台,完成了负载波动时的试验对比分析。实验结果表明,该系统能够实现对风机转矩的精准控制,输出转矩波动小,且磁场定向控制算法对负载扰动及参数误差具有很强的鲁棒性,使得系统在不同的风道环境下仍可准确输出固定转矩,保证了输出风量,效率较传统风机提高10%以上。

CMG框架超低速无电流环矢量控制研究

针对控制力矩陀螺框架在超低速工况下存在转速测量精度低、多源扰动力矩及非线性摩擦等问题,提出了基于无电流环矢量控制的超低速驱动控制方法。首先,建立超低速工况下的框架电机的机电模型,设计了无电流环磁场矢量控制器(field-oriented control,简称FOC);其次,针对转速测量精度的问题,设计了转速观测器作为反馈环节。结果表明,与方波驱动法相比,该方法无换相转矩,提高了转速测量精度,且在面对多源扰动、非线性摩擦时具有鲁棒性。仿真和实验结果验证了该方法的可行性和有效性。

基于虚拟电压矢量的磁场定向控制策略研究

针对双三相永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统中定子相电流的谐波问题,在采用传统两矢量空间矢量脉宽调制算法的基础上,提出基于最大四矢量的空间矢量脉宽调制算法的磁场定向控制策略。其次,针对最大四矢量的空间矢量脉宽调制算法计算量大,设计复杂的问题,又提出了基于虚拟电压矢量的空间矢量脉宽调制算法的改进型磁场定向控制策略。最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台,验证所提出的改进型控制算法策略的有效性。

基于分层控制的多微网并联运行磁场定向控制策略

原有方法对多微网并联运行磁场定向控制具有延迟的问题,导致多微网并联运行磁场定向控制的效果较差,因此,设计了一种新型多微网并联运行磁场定向控制策略。首先设定多微网并联运行磁场定向控制指标。然后确定多微网并联运行磁场定向控制影响因素,并建立并网方案中的分配系数,采用分层控制的方法对多微网并联运行磁场进行定向控制,以此完成多微网并联运行磁场定向控制的优化设计。最后进行仿真分析,验证所提控制策略的电压调节速度、功率稳定性以及功率调节正确性。所得结果验证了所提多微网并联运行磁场定向控制策略的有效性。

基于模糊推理的线控制动系统意图识别研究

为提高线控制动系统制动意图识别的精准度,同时使其具备更强的制动场景适应能力,设计了一种基于模糊推理算法,由车辆挡位、轮胎转角、制动踏板开度及制动踏板速度作为特征参量,对驾驶员制动意图与车辆行驶场景进行实时推理的制动意图识别策略,并基于各场景下车辆的实际制动需求对线控制动系统管路期望压力数值及其动态特性进行了匹配。该策略采用基于永磁同步电机FOC控制算法的PID闭环压力控制策略对模糊推理模型在不同制动意图与制动场景下所分配期望压力进行实时跟踪的形式,实现了由期望压力到系统管路实际压力的精准转化,成功将不同场景下为期望压力所匹配的压力变化动态特性赋予了管路实际压力,实现了不同场景下线控制动系统实际压力动态特性的差异化控制。最终基于所制定的整体控制策略分别在AMEsim与Simulink内搭建了机械液压模型及控制算法模型并对其进行了制动意图识别与制动压力跟踪联合仿真,从而验证了该策略的有效性与实用性。

基于电机驱动的玉米精量排种控制系统开发与试验

玉米单产提升是确保粮食产量稳定的有效措施,玉米精量排种器电机驱动控制技术是改善玉米播种质量,提高玉米产量的有效方式。本研究设计了一款驱控一体式永磁同步电机,提出了基于磁场定向控制(FOC)的电机转速精准控制方法,采用MATAB验证FOC驱动控制方法的正确性,研制了玉米电驱精量排种控制系统,开展了田间实验,结果表明:作业速度≤15 km/h时,播种合格指数≥91.79%,漏播指数≤2.42%,重播指数≤5.80%,变异系数≤20.65%,播种质量明显优于国标,满足高速播种需求。

基于双驱动模型的雷达伺服控制系统设计

雷达伺服系统中天线转台需要较低的转速和较大的转矩,因此使用齿轮传动系统,但齿轮传动过程中齿隙的存在会降低伺服系统的性能。为满足雷达天线转台高性能的需求,设计并制作了基于双驱动模型的雷达伺服控制系统。首先对整个双驱系统的整体方案进行设计,阐述双电机消隙的原理,并对硬件和软件进行设计。最终通过硬件平台的搭建测试,双电机驱动伺服系统比单电机驱动伺服系统的性能有明显的提升。

基于PID控制器的无轴承异步电机控制策略研究

无轴承异步电机(Bearingless Induction Motor,BIM)具有摩擦小、无需润滑、运转速度高等优点,具有重要的研究和应用价值。但是相对于传统异步电机,无轴承异步电机的数学模型是一个强耦合、多变量、非线性的高阶函数,导致其控制策略相对复杂。为此,本文研究了一种基于PID控制器的无轴承异步电机气隙磁场定向控制策略,对其控制原理和实现方法进行了详细的论述,采用Matlab仿真软件对其有效性进行了验证,并基于TMS320F28335搭建了实验平台,对控制效果进行了验证。

基于磁场定向控制的直线电机控制系统研究

文章主要分析和研究永磁同步直线电机(Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,PMLSM)的驱动控制系统。首先,建立直线电机在ABC坐标系和dq坐标系下的数学模型。其次,在dq坐标系下实现直交轴解耦,采用磁场定向控制的策略控制PMLSM,采用i_(d)=0的控制方式,并利用空间脉宽矢量调制方法调制驱动。最后,搭建PMLSM控制系统,采用速度、推力双闭环控制实现PMLSM的精确定速,同时保证其推力满足要求。

永磁同步电机的张量综合分析方法及其控制算法实现

本文从张量数学的角度分析了永磁同步电机的运行机理,得出了永磁同步电机能量转换公式的一种表达方式;并使用张量的曲线坐标系对电机的能量转换公式进行了分析,依据张量法分析结果,提出了直流永磁同步电机的张量控制算法,在张量控制算法中,省去了FOC控制算法中的Clarke、Park变换,简化了占空比计算的复杂度,提高了控制效率,电机的启动过程也更平稳了。

交流励磁混合励磁电机的调磁稳压控制策略

交流励磁混合励磁电机是一种特殊类型电机,其结合了交流励磁和混合励磁两种励磁技术,以实现更好的性能和控制灵活性。本文首先构建电机数学模型,其次推导基于励磁绕组磁场定向控制时输出电压与励磁绕组电流之间的关系,最后总结稳压原理,从而提出更为科学的控制策略。并通过试验验证提出策略的有效性和实用性,结果证明,提出的稳压策略和构建的数学模型具备应用价值,可以有效提高电机性能,降低能耗。

磁场控制横向MAG焊接焊缝成型工艺的研究

横向焊接时由于熔化金属重力的作用,会引起熔池金属下淌,从而产生咬边以及焊瘤等焊接缺陷。为了解决上述问题,提出了通过外加磁场控制横向焊接焊缝成型的焊接新工艺,阐明了横向焊接磁场控制焊缝成型的原理。通过实验证明该控制方法的有效性和实用性。试验结果表明,当短路过渡焊接在192A时,未出现咬边和焊瘤等缺陷。从而使横向焊接的效率得到显著的提高。多道多层焊接时,可以明显减少焊接层数,缩短焊接时间。实现了横向焊接磁场控制焊缝成型的高效率MAG焊接新工艺。

无轴承异步电机的转子磁场定向控制

由于无轴承异步电机是一个强耦合的复杂非线性系统,因此其所采用的基于转矩绕组气隙磁场定向的控制算法存在着一些局限性,诸如控制运算量较大、固有的最大转矩限制以及难于实现自适应控制等。基于此,提出了一种基于转矩绕组转子磁场定向的控制算法。由于转子磁场定向控制的引入,调速性能得以保证,而且使用中更具灵活性(如便于实现自适应控制等)。另一方面,径向悬浮控制所需的转矩绕组气隙磁链值可以在转子磁场定向控制的基础上通过系统辨识获取,这样转子稳定的悬浮也能同样得到保证。实验证明了文中提出的控制算法的有效性。

感应型无轴承电机的优化气隙磁场定向控制

由于悬浮力与转矩之间以及水平、垂直悬浮力之间的耦合,动态过程中感应型无轴承电机转子的悬浮将变得不稳定。针对磁悬浮力是定、转子间气隙磁密有源不平衡结果的概念,该文建立了感应型无轴承电机气隙磁场定向控制模型,进行了起动及突加负载大动态过程稳定悬浮的运行仿真。然而负载运行中转子参数变化和铁磁非线性饱和的影响,定向用气隙磁通发生了幅值及相位的变化,破坏了两正交悬浮力间的解耦条件,影响了转子的稳定悬浮性能。对此,该文又提出了一种优化气隙磁场定向控制策略和系统,通过对气隙磁链幅值和相位的实时修正,实现了在气隙磁场定向基础上的动态解耦控制,有效地提高了考虑参数变化及计及饱和时感应型无轴承电机的实际悬浮运行能力,为实际系统的动态解耦控制提供了实施途径。

异步电机并联运行磁场定向控制

针对两台电机参数和负载不一致的情形,在原有单台电机磁场定向矢量控制模型的基础上,推导出适合一个逆变器控制两台电机的磁场定向控制模型。该方法考虑了电机参数的不同及电机定子电流的不一致,基于转子平均磁链进行定向,以两台电机的定子平均电流为控制目标,定子电流的d轴分量控制平均转子磁链,q轴分量控制平均电磁转矩。理论分析、仿真结果和实验结果表明了该控制方法的正确性和可行性。

感应电动机按定子磁场定向控制

在矢量控制和直接转矩控制的基础上 ,取长补短 ,提出一种新型的感应电动机按定子磁场定向控制的方法 ,采用定子电阻压降补偿和电流转矩分量的闭环控制 ,实现了定子磁链和电磁转矩的协调控制。实验结果表明 ,该方案完全可行 ,系统具有良好的静。