采用改进遗传算法优化LS-SVM逆系统的外转子无铁心无轴承永磁同步发电机解耦控制

为了实现外转子无铁心无轴承永磁同步发电机(outer rotor coreless bearingless permanent magnet synchronous generator,ORC-BPMSG)的精确控制,提出一种基于改进遗传算法(improved genetic algorithm,IGA)优化最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LS-SVM)逆系统的解耦控制策略。首先,基于ORC-BPMSG的结构及工作原理,推导其数学模型,并分析其可逆性。其次,建立LS-SVM回归方程,并采用IGA优化LS-SVM的性能参数,从而训练得到逆系统。然后,将逆系统与原系统串接,形成伪线性系统,实现了ORC-BPMSG的线性化和解耦。最后,将提出的控制方法与传统LS-SVM逆系统控制方法进行对比仿真和实验。仿真和实验结果表明:所提出的控制策略可以较好地实现ORC-BPMSG输出电压和悬浮力、以及悬浮力之间的解耦控制。

永磁同步电机直接转矩控制系统实验教学设计与实现

为加深学生对电气传动控制技术和永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统理论知识的理解,培养学生的团队合作能力和综合实践能力,搭建了直接转矩控制系统的实验平台,在课程教学中引入了HiGale半实物仿真系统和MATLAB软件。学生基于MATLAB软件对永磁同步电机的直接转矩控制系统进行仿真建模、参数调试、运行和分析,并进一步在HiGale中进行半实物仿真实验,对主要实验过程及结果加以分析,使得教学形式更加多样化。该平台帮助学生加深对直接转矩控制系统的理解和认识,提高学生理论联系实际的能力,激发学生对电机控制技术的学习兴趣。

多智能体系统固定时间一致性的多永磁同步电机转速协同控制

为了提高多电机转速协同控制精度,该文提出一种多智能体系统固定时间一致性的多永磁同步电机转速协同控制新思想。首先,将多永磁同步电机调速系统视为一个多智能体系统,设计了基于无向通信拓扑图的固定时间一致性协议;同时,设计了固定时间滑模观测器估计扰动并在一致性协议中引入前馈补偿,从而得到期望的q轴电流。然后,在矢量控制调速系统的框架下设计了固定时间互补滑模电流控制器,用于跟踪q轴参考电流。利用李雅普诺夫函数分别证明了控制器和观测器可以在与系统初始状态无关的情况下实现固定时间内收敛。最后,在三台永磁同步电机调速系统实验平台上与传统偏差耦合控制算法进行了对比实验验证,证明了所提控制算法的可行性和鲁棒性。

基于联合仿真的表贴式永磁游标电机的伺服系统设计

研究了表贴式永磁游标电机的伺服系统,设计电机三环(即电流环、速度环、位置环)结构的伺服控制系统控制器,并分析伺服系统的动、静态性能。利用Maxwell、Simplorer及MATLAB/Simulink软件建立了表贴式永磁游标电机伺服控制系统联合仿真模型,研究了位置环参数对位置跟随系统快速性和准确性的影响。对比分析了电机三环结构伺服控制系统场路耦合仿真与定参数仿真。仿真结果表明,此控制策略可以实现表贴式永磁游标电机精准定位、无超调,且具有良好的快速性和抗干扰性。

模型预测转矩自抗扰控制下直驱永磁同步发电机最大追踪系统

为了更好地获取风能,构建了一种基于模型预测转矩自抗扰的最大功率追踪控制系统,用于直驱永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)来实现系统的最大输出功率追踪。为了提升PMSG响应性能,增强PMSG抗扰动性能,首先在电流环设计了模型预测转矩控制(model predictive torque control,MPTC),同时在速度环提出了一种参数补偿改进自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)策略,该方法继承了ADRC和MPTC的优点,可以很好地处理内部和外部干扰、建模误差和风速变化等不确定性问题,以实现在不同风速下最大功率追踪性能。从仿真结果可知当风速变化较小时所提控制策略转速静态误差几乎为0,传统MPTC控制策略误差为0.2 rad/s;当风速变化较大时所提控制策略转速静态误差较小,传统MPTC控制策略误差达到5 rad/s。研究结果表明所提出的控制方法在最大功率追踪较传统控制器具有更好的动态响应性能以及抗干扰性能。

永磁同步电机变频调速系统动态解耦控制方法

常规的永磁同步电机变频调速系统解耦控制,主要采用系统反馈信号完成解耦控制,忽略了反馈信号的预测误差,导致解耦控制结果负荷响应幅值不够稳定.因此,提出永磁同步电机变频调速系统动态解耦控制方法.建立系统数学模型,在该模型中分离系统模式系数获取控制信号,对该信号进行优化处理,基于输出期望值计算预测误差,加权修正预测值,形成动态控制信号,分离有功-无功信号实现动态解耦控制.实验结果表明:所提方法应用后得出的动态解耦控制结果,表现出的负荷响应幅值较为稳定,满足了永磁同步电机变频调速系统的实际解耦控制需求.

永磁伺服系统转速跟踪控制与数据驱动的参数设计方法

在永磁伺服控制系统中,传统的转速控制策略在低频段存在幅值与相位偏差问题,降低了转速跟踪控制精度。为解决该问题,该文提出了一种高精度的转速跟踪控制策略与数据驱动的参数设计方法。主要思路是在转速控制环节串联一个滞后-超前补偿器,用以校正低频段的幅值与相位;以低频段补偿后的幅值及相位误差最小为优化目标,同时约束补偿器在全频带范围内的最大幅值增益和相移,设计了一种数据驱动的补偿器参数优化方法,并对补偿后控制系统的性能进行了分析评估。实验结果表明,基于实验数据所设计的补偿器在转速指令频率小于1 rad/s的低频段区间内,转速跟踪误差小于2 r/min,相较于传统方法控制精度显著提升;在跟踪转速阶跃指令时,该文方法和传统方法的控制效果相当,这说明该文方法在改善低频段跟踪性能的同时,保持了控制系统在中高频段原有的幅频和相频特性。

基于级联惯性负载转矩观测器的永磁伺服电机复合抗扰控制

针对永磁伺服电机在运行时位置跟踪精度差和抗干扰性能弱等问题,提出一种模型预测位置控制与非奇异快速终端滑模速度控制相结合的复合模型预测控制策略。该控制策略采用非奇异快速终端滑模设计速度控制器,以有效提高响应速度及系统鲁棒性;采用模型预测位置控制提高位置跟踪精度;同时,采用基于转动惯量观测和负载转矩观测器相结合的级联惯性负载转矩观测器观测负载转矩并进行前馈补偿,进一步提高系统的抗干扰性能。通过仿真和实验结果可得,所提复合模型预测控制可有效提高永磁伺服电机的动态响应速度和抗负载扰动能力。

永磁同步电机FOC控制下相电流直流分量影响与抑制策略研究

永磁同步电机在矢量控制时需要对电机相电流进行采样,采样过程中参考电平波动等诸多因素都会造成相电流中包含直流分量,此外直流电压注入法等永磁同步电机参数在线估计方法,也会在相电流中引入直流分量。本文详细分析了不同情况下直流分量的产生机理,研究了直流分量对控制效果、转矩脉动、效率等性能的影响。提出一种可滤除三相交流信号中直流分量的数据处理方法,该方法对不同因素引入的直流分量均能起到良好的抑制作用,从而增加控制稳定性,降低转矩波动,仿真和应用实践验证了算法有效性。

巡检机器人伺服控制永磁同步电机初始位置辨识方法

针对定位法识别永磁同步电机转子初始位置误差大,影响伺服控制对永磁同步电机的控制精度,导致变电站巡检机器人定位偏差大的问题,提出一种基于最大电流法的转子初始位置辨识方法,并应用到变电站巡检机器人伺服控制系统。以巡检机器人为测试对象,验证提出辨识方法的控制精度。测试结果显示,最大电流法的误差绝对值小于5电角度,能有效解决永磁同步电机堵转、失步和超步问题,具有较好的稳定性和可靠性。

内置式永磁同步电机无感复合控制策略研究

为了解决内置式永磁同步电机无位置传感器控制系统中采用单一控制算法无法实现全速度范围内理想控制效果的问题,提出了一种改进型复合控制策略。在低速运行时,采用脉振高频注入法,解决了转子初始位置检测问题。通过二阶广义积分器代替带通滤波器,提高了系统的速度响应。在高速运行时,采用龙伯格观测器。同时,为了解决两种控制算法的切换问题,提出了基于改进粒子群算法的线性加权平均切换方法。仿真结果表明:在初始角度θ=2.5 rad的情况下,该策略能使电机运行在全速度范围内、转速误差范围控制在[-8 r/min,+5 r/min],且转子角度波动较小。该研究对机械制造与航天、航空领域具有实际指导意义。

基于复合控制的永磁同步电机伺服系统设计

由于传统的三环控制方法已不能满足伺服系统快速响应和高精度的要求,提出一种微分前馈和位置环带微分项的负反馈相结合的复合控制策略。针对负载扰动问题,设计带状态反馈误差微分项的负载转矩观测器。实验与仿真表明:该控制策略的跟踪精度更高,响应速度更快,抗负载能力更强。

新型滑模观测器下的表贴式永磁同步电机控制

在传统的滑模观测器(SMO)下的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制系统中存在着一些问题,如抖振较强,实际转速与预期转速差值较大并且有波动等情况。针对这些问题,采用滑模控制中的一般趋近律代替传统滑模观测器中的等速趋近律,并且用光滑的Sigmoid函数替代传统的符号函数,同时通过模糊控制系统对指数趋近律中的参数进行自适应调节,对表贴式PMSM的无位置传感器控制中产生的抖振进行抑制,并且提高SMO的观测精度。利用Lyapunov第二方法对该方法进行稳定性判断,验证该方法的稳定性。使用MATLAB/Simulink搭建基于滑模观测器的PMSM控制系统仿真模型,将该仿真结果与传统的滑模观测器的仿真结果进行比较分析。研究结果显示,新型的滑模观测器依旧能够快速地追踪转子的位置,同时具有更加良好的稳定性。

基于变增益自抗扰控制的永磁同步直线电机位置伺服系统

为提高永磁同步直线电机(PMLSM)位置控制系统的跟踪性能和抗干扰能力,本文提出了基于变增益自抗扰控制的PMLSM位置伺服系统。首先,采用正切sigmoid函数设计改进微分跟踪器(ITD),提高系统的跟踪性能,并使用终端吸引子函数降低由高频信号引起的颤振现象,使得ITD抑制噪声能力更强;在扩展状态观测器(ESO)的增益项中设计变增益误差校正函数,并将其引入到非线性误差控制律(NLSEF)中,和ITD一起构成了变增益自抗扰控制器,以减小初始峰值误差,进一步提高系统的跟踪精度和抗干扰性能。仿真和实验结果可以看出,与传统ADRC相比,新方法的响应时间加快了0.65 s,突加负载时调节时间减小了0.16 s,位置跌落值减小了96.3%,可有效提高PMLSM位置伺服系统的动态性能、鲁棒性以及运行可靠性。

基于DSP的永磁无刷直流伺服电机全数字控制系统

介绍了一种全数字稀土永磁无刷直流方波电机的伺服系统。该系统以DSP F2 40为核心 ,采用IR2 130、IPM组成功率变换器与驱动电路 ,实现了全数字PWM控制 ,系统结构简单、有效。实验结果表明 ,系统调速范围宽 ,控制性能好。

高压断路器永磁无刷直流电机机构伺服控制系统的设计

为了实现高压断路器的智能化操作,本文在研究高压断路器电机机构的基础上,设计永磁无刷直流电机机构的控制系统。系统硬件电路包括电机桥式驱动电路、转子位置检测电路、IGBT驱动保护电路和CAN通讯电路等,并设计控制系统的软件程序,同时系统具有信息采集和处理功能。搭建伺服控制系统与高压断路器永磁无刷直流电机机构联机实验平台,进行高压断路器的分、合闸实验操作。从实验结果可知:所设计的控制系统能够驱动高压断路器按照要求完成分合闸操作,具有响应速度快、稳定性好、实时性强等优点。

永磁无刷直流方波电机控制特性及其交流伺服系统控制策略

本文在分析永磁无刷直流电动机结构组成的基础上建立了数学模型。分析了BLDCM的控制特性及产生转短脉动的原因,并对其交流伺服系统控制策略进行了综合评价,提出该系统今后发展方向。

基于永磁直流电机的工业缝纫机伺服控制系统设计

根据缝纫机控制系统的功能及性能要求,采用直流无刷电机为控制对象,以单片机为控制核心,设计了缝纫机伺服控制系统,并进行了系统的软硬件设计。实现了缝纫机的自动定针缝、自动剪线、自动加固缝,以及自动拨线等功能。采用能耗制动和反接制动相结合的控制方法,使得系统得以快速停车并且机针定位精确。样机测试结果表明,控制系统满足了缝纫机要求,系统动态性能得到了保证。

弹载永磁同步电机模糊滑模控制器设计

针对弹载永磁同步电机伺服控制系统,建立了表贴式弹载永磁同步电机矢量控制模型,设计了基于变指数趋近率的模糊滑模控制器。该方法将模糊控制思想引入滑模控制策略,通过模糊控制器动态调整滑模趋近律的相关参数,显著提升了系统的响应速度,同时有效削弱了滑模控制引起的抖振。最后,在MATLAB/Simulink平台对该方法进行了仿真。由实验结果可知,与传统的PI控制器相比,所提模糊滑模控制算法在提升系统响应速度方面具有显著优势,且展现出了较强的鲁棒性,完全能够满足系统对控制精度的严苛要求。

永磁无刷直流方波电机控制特性及其伺服系统控制策略

在建立永磁无刷直流电动机数学模型的基础上，分析了ＢＤＣＭ的控制特性及产生转矩脉动的原因，并对其交流伺服系统控制策略进行了综合评价，提出该系统今后发展的方向。