基于一阶线性自抗扰控制器的同步磁阻电机无速度传感器控制

同步磁阻电机在实现无速度传感器控制时出现交叉耦合效应,导致dq轴电感随着电流发生非线性变化,转速环使用传统PI控制器已无法满足系统较强的抗扰性能和较高的转子位置估计精度。为了改善此问题,该文提出一阶线性自抗扰控制器的同步磁阻电机无速度传感器控制策略,利用其机械运动状态方程,将同步磁阻电机的交叉耦合效应及负载扰动变化视为扰动。首先通过扩张状态观测器对负载扰动快速观测并进行前馈补偿,以此来提高系统抗扰性;其次利用静止实验法,得到dq轴磁链与电流的非线性函数模型,将该模型运用至磁链观测器中,以减小交叉耦合效应,提高转子位置估计精度;最后在1.5 kW的同步磁阻电机对拖加载实验平台上进行实验,验证了该控制方案的有效性。

球体质量块型六维加速度传感器的最大工作频率

工作频带是加速度传感器的重要性能指标之一,但六维加速度传感器的最大工作频率目前尚不明确。鉴于此,分别以实心球体质量块型和空心球体质量块型六维加速度传感器为研究对象,构建了系统最大工作频率的数学模型。首先,通过虚拟实验,获得了传感器基频及最大工作频率与质量块直径和支链刚度之间的数据对。接着,分别绘制了基频和最大工作频率的性能图谱,并运用多元线性回归理论拟合了数据对。最后,运用线性包络原理建立了2个频率之间的映射关系。结果表明,最大工作频率始终介于基频的1/35~1/30区间内。

加速度传感器的振动筛螺栓松动故障诊断系统

针对GLS10型直线振动筛弹簧紧固螺栓松动故障,结合软件LABVIEW和NIUSB-6363数据采集卡,构建一种基于加速度传感器的振动筛螺栓松动故障诊断系统。通过拧松固定螺栓个数的方法,模拟振动筛弹簧悬臂梁固定端松动故障。结果表明:当振动筛悬梁臂固定端松动时,其最大振幅明显减小,其幅度为原先幅值的53%,可以有效判断故障类型;当故障类型相同、故障程度不同时,分析得到的加速度信号图谱互不相同,且振幅差异明显,可根据振幅的阈值来判断螺栓松动的故障程度。

基于模糊扩展卡尔曼的直线感应电机无速度传感器控制

直线感应电机(linear induction motor,LIM)可实现无接触、无摩擦的直线运动,具有爬坡强、横断面小、低噪音等优势,在中低速磁悬浮与城市轨道交通中被广泛应用。其中,基于观测器的电机无速度传感器矢量控制方法,是解决速度传感器成本高、可靠性低、维护难等问题的有效途径。针对LIM速度辨识受系统内外扰动影响导致观测精度下降问题,提出基于模糊扩张卡尔曼滤波(Fuzzy Extended Kalman Filter,FEKF)的速度观测方法,提高观测器鲁棒性。首先在αβ坐标系下建立考虑动态边端效应的LIM数学模型,利用LIM的实时电流和电压作为输入信号,以电流、磁链和速度作为状态变量,推导出基于扩展卡尔曼滤波(extended kalman filter,EKF)观测器电机状态空间方程的离散模型,利用EKF对LIM的速度和磁链进行在线观测,并用于实现LIM的矢量控制。其次,为提高EKF的噪声协方差矩阵Q对LIM系统内外扰动的鲁棒性,引入模糊控制方法对矩阵Q进行自适应调整,实现速度与磁链的估计精度。具体通过计算系统理论残差与实际残差的偏离程度得到噪声调节因子,实时调整噪声协方差矩阵Q,并在下一周期更新模糊扩展卡尔曼的反馈增益矩阵,提高对速度与磁链的估计精度。之后对系统的能观性与FEKF的收敛性进行分析,探明矩阵Q中各参数的边界及整定规律。最后通过仿真和硬件在环实验验证所提FEKF优化算法的有效性,结果表明FEKF能有效提高对LIM速度辨识准确性,实现LIM无速度传感器矢量控制。

基于双传感器的枕式包装机速度自动调节系统

包装机速度调节系统存在进入稳态耗时长、稳态误差大和调节精度低的问题,导致产品破损率高,提出基于双传感器的枕式包装机速度自动调节系统。系统硬件采用温度传感器和位置传感器,结合可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)转换和调配各个机构的速度,实现包装机速度自动调节;系统软件采用等时间原则,确定包装盒传输到封端位置和温度的时间,从而匹配速度,根据齿轮传动原理确定速度变化量,实现枕式包装机速度自动调节。实验结果表明,设计系统进入稳态的耗时仅为20 s,包装破损率均低于7.5%,该系统减小了超调量、缩短耗时、提高控制精度,降低了不同尺寸产品包装破损率,具有较好的通用性和可靠性。

压阻式加速度传感器动力学响应分析与验证

面向极端环境下压阻式加速度传感器的冲击动力学响应特性分析的需求,对其封装体结构建立多自由度动力学响应模型,利用矢量法并结合MATLAB软件进行数值求解,获得其敏感结构位移响应曲线,与霍普金森杆实测结果对比,表明该响应模型可有效表征受迫振动中加速度传感器敏感结构的动力学响应过程,为MEMS高量程加速度传感器的优化设计提供理论参考。

基于两级滤波的改进滑模观测器PMSM无速度传感器控制

针对永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)伺服系统中由滑模观测器引起的位置估算误差以及抖振问题,提出了一种改进的两级滤波滑模观测器。首先,根据PMSM的数学模型,设计了利用传统滑模观测器估计定子电流和反电动势的估计算法;其次,分析了传统滑模观测器在PMSM伺服系统应用中的不足;再次,提出了一种新的饱和函数以代替传统的符号函数,改进了滑模观测器的控制律;最后,通过变截止频率滤波器和卡尔曼滤波器组成的二级滤波器,得到PMSM转子更精确的位置估计信息。利用Matlab,对使用了传统观测器的系统和使用改进的观测器的系统分别进行了仿真,仿真结果表明:与使用了传统观测器的PMSM伺服系统相比,使用了改进观测器的PMSM伺服系统转速误差更小、估算结果更准确。

一种高精度测量IEPE加速度传感器的电路设计与应用

随着环境试验设备产业的快速发展,环境振动试验的需求日益增加,其中加速度的测量成为评估振动试验效果的关键参数,为了能精确获取环境振动试验中的加速度值,特别是在使用集成电路式压电传感器(IEPE加速度传感器)时,本文提出了一种针对IEPE加速度传感器的高精度测量电路设计方案。该电路方案旨在解决IEPE加速度传感器在振动试验中信号提前与处理的问题,电路主要包括传感器的恒流供电、信号调理、信号输出、电源管理和噪声抑制等模块。该电路成功实现了对IEPE加速度传感器的精确测量,并应用与环境振动试验箱中,为振动试验、工业监测、机械健康诊断等领域提供了可靠的测量手段。

压电加速度传感器电激励自校准方法研究

为解决加速度计难以实现定期校准、校准成本高、难以满足长期工作需求等问题,对带有驱动端口的压电加速度传感器的自校准方法进行了研究。利用振动台校准方法以及基于驱动压电元件的逆压电效应,通过对传感器驱动端口电激励可实现驱动压电元件的转换灵敏度测试,并实现加速度计的现场原位校准。将校准结果与振动台校准方法的校准结果进行对比,实验结果表明,在频率范围5~10000 Hz,自校准灵敏度结果与振动台灵敏度校准结果一致,误差在±2%以内,验证了该方法的有效性。

基于改进混合模型转子磁链观测器的异步电机无速度传感器控制

针对异步电机无速度传感器控制由于估计转子磁链不准确导致控制精度不佳的问题,提出了一种改进的混合模型转子磁链观测器设计方法。首先,介绍了常规的异步电机磁链观测方法,并借助异步电机的复矢量模型和特征函数详细分析了常规Gopinath型转子磁链观测器存在的主要问题。其次,为了解决常规磁链观测器存在的缺点,提出了一种改进的特征函数设计方法,进而得到了一种改进的混合模型转子磁链观测器。再次,基于特征函数和频率响应函数,进一步对比研究了常规Gopinath型转子磁链观测器和所提改进的混合模型转子磁链观测器的参数灵敏性。最后,利用所提混合模型转子磁链观测器的磁链观测结果和锁相环,实现了异步电机的无速度传感器控制。基于StarSim和YXSPACE-SP2000平台的对比实验结果,验证了所提混合模型转子磁链观测器的参数鲁棒性,同时也验证了所提无速度传感器控制策略的有效性。

长寿命压电加速度传感器寿命试验及评估技术

针对长寿命传感器寿命评估困难的问题,本文提出一种长寿命压电加速度传感器产品寿命和可靠性评估方法。通过对压电加速度传感器产品进行物理特性、电特性、环境特性和应力分析,确定其失效判据,根据特性分析和应力分析确定敏感元件并制定试验方法为温度-振动复合应力试验,进行两因素两水平正交试验设计,测量产品试验中常温零点输出并绘制曲线,对曲线进行线性拟合外推产品伪寿命数据,代入广义对数线性模型并求解模型参数,最终计算得出产品正常应力的可靠寿命。确定产品正常工作应力95 %可靠性寿命在25年以上,满足各应用场景对产品的寿命和可靠性要求。得出结论温度振动复合应力试验及其数据分析方法能有效评估长寿命压电加速度传感器寿命和可靠性指标,在工程实际上有一定参考和实践意义。

压电式加速度传感器灵敏度对随机振动试验过程控制影响研究

压电式加速度传感器基于内部结构体特有的压电效应,可实现加速度信号转换成对应电荷变化量,广泛应用于振动试验控制与测量领域。作为振动试验控制系统中实时信号采集反馈的重要环节,传感器灵敏度直接决定随机振动试验控制与测量的准确性。本文基于苏试DC-6000-60电动振动台与美国SignalStarDP-760数字式振动控制仪等组成的试验控制系统,研究表明试验控制过程中电荷放大器内传感器灵敏度值设置偏差,控制仪拟合生成的控制频谱曲线表面上符合规定试验条件,但实际已导致航天产品在随机振动试验过程中过试验或欠试验。

基于电流误差加权转速自适应律的异步电机无速度传感器设计方法

针对异步电机无速度传感器低速运行不稳定的问题,提出一种基于电流误差加权转速自适应律的异步电机无速度传感器设计方法。首先,采用小信号线性化模型分析方法说明转子磁链误差与励磁电流误差之间的关系,进而得出新的转速自适应律;然后,推导所提转速自适应律的开环传递函数,采用劳斯稳定性判据得出系统稳定运行的条件,借助MATLAB软件确定加权系数的取值;最后,将反馈矩阵引入含有改进转速自适应律的系统中,分析所提方法的极点分布规律。实验分析表明,所提方法具有较好的稳定性和优越性。

基于加速度传感器的电梯多参数检测仪设计

轿厢运动参数、振动舒适度、制动性能参数、异常振动频率、倾斜角等多个参数的现场检测对确保电梯安全稳定运行具有重要意义。传统模拟量输出型加速度传感器由于体积大、集成度低,较难实现电梯的多功能、多参数检测需求。基于微机电系统三轴加速度传感器和高性能单片机,开发了电梯多参数检测仪。该检测仪包括三轴加速度无线测量模块和智能终端应用程序。现场应用表明,该检测仪可实现电梯速度及加速度测量、轿厢振动舒适度测量、自动扶梯梯级和扶手带振动舒适度测量、电梯制动参数测量、异常振动源追溯等功能,可广泛应用于电梯安装、维保、检验、抽查、事故调查等测试场合。基于微机电系统加速度传感器的仪器设计思路可为类似机电类设备的安全检测提供有效参考。

基于加速度传感器的倾斜监测仪设计及测量误差补偿

本文针对地质灾害中常见的山体滑坡问题,提出了一种基于加速度传感器的倾斜监测仪设计方案。该监测仪采用无线通信技术,具备低功耗特性,能够实时获取被测点的加速度和倾斜角度数据。实验结果表明,该监测仪在误差补偿后能够提供较高的测量精度,满足地质灾害监测的需求。此外,该设计方案在成本、功耗、通信距离和可靠性等方面表现出较好的综合性能,应用前景广泛。

基于无速度传感器的永磁同步电机反步控制设计与仿真

给定信号和外部负载的扰动对永磁同步电机的输出有着不可忽略的影响,为提高永磁同步电机在多种工况条件下的稳定性,采用先进控制算法对提高系统的控制效果具有重要意义。文中采用反步控制与无速度传感器相结合设计了一种新的控制策略,该方法利用了反步控制全局稳定性好,动、静态性能优良的特点,可以有效抑制负载变化带来的扰动,同时系统采用扩展卡尔曼滤波器进行相关过程参数的辨识,为控制器提供电机的当前运行状态。对所提出的永磁同步电机控制系统进行了数学模型推导,并且通过MATLAB进行了仿真实验。仿真结果表明,与传统的反步控制系统相比,所提出的无速度传感器永磁同步电机驱动系统能更有效地控制电机的转速,具备良好的动、静态特性和鲁棒性。

MODBUS协议在城轨车辆速度传感器检测装置中的应用与研究

使用三相异步电机模拟车辆不同行进速度,以检测城轨车辆速度传感器检测装置的性能。为克服在现场直接操控变频器造成的不便和危险,使用基于MODBUS协议的西门子V20变频器与工控机通信,实现远程操控。经验证,变频器通信顺畅且稳定可靠,能够满足现场测试要求。

基于手机加速度传感器的高精度计步器设计

随着人们对手机计步功能的需求越来越高,采用传统计步器已无法满足实际需求。为满足某些情境下对精确计步的需要,设计一个基于Android 6.0系统的高精度计步器软件。该软件的功能较为简洁,除基本的计步控制之外,设计了基于选项卡的配套界面。实验结果表明,该计步器软件的计步精度较高,抗干扰能力强,可以满足高精度计步的任务需求。

霍尔速度传感器高低速测试试验台架设计

高速列车客户C对泰科电子的霍尔速度传感器在型式试验中的性能测试的测试频率范围提出新的要求,需要满足测试频率点(传感器的频率输出)0.1~20kHz的频率范围要求。这一要求较泰科电子传感器事业部过去在高速铁路各项目中的测试频率要求大幅提高。为了满足这一新的要求,泰科电子传感器研发部门基于机械设计原理及计算,三维设计开发了一台新的型式试验测试台架,用于满足0.1~20kHz的测试要求。并且交付认证机构,完成了客户C要求的相关测试检验和产品认证。

矿用高频隔离型变频调速无速度传感器矢量控制研究

在各行业中需要使用电动机作为驱动的重要部分,而且电动机所发挥的作用非常的重要,设备的核心组成部分,在各种应用场景中发挥着至关重要的作用,由于速度传感器容易受到外界环境的影响而导致故障,且需要额外的维护成本。本文探讨矿用高频隔离型变频调速系统,聚焦无速度传感器矢量控制技术,解决传统矢量控制中的问题,提出简单、低成本的解决方案,为电动机调速提供新思路。