以谐波为导向的轮辐式磁场调制永磁轮毂电机转速波动抑制研究

结合车辆轮毂直驱应用场合需求,以“低速大转矩”能力出色的轮辐式磁场调制永磁轮毂电机为研究对象,系统性开展以谐波为导向的电机转速波动抑制研究。分析齿槽转矩这一引起电机转矩波动的重要因素,确定与之相关联的主导谐波阶次。并且,将关联谐波作为优化设计目标,有效削弱齿槽转矩,从而有助于在电机设计层面实现电机转速波动的抑制。此外,面临轮毂直驱场合复杂工况及恶劣路况的驱动需求,在电机控制层引入“扰动抑制能力出色”的自抗扰控制技术,在自抗扰控制器误差反馈控制律中针对性引入电机齿槽转矩主导谐波的抑制环节,提出谐波导向型线性状态误差反馈控制律,进一步抑制了电机的转速波动。理论分析与实验结果验证了研究的合理性。

基于DSP驱动的可配置化COG显示控制方法

应用COG在降低基于单片机控制系统的人机交互成本同时,也使人机交互的编程复杂性加大,提出一种基于DSP驱动的可配置化COG界面显示控制方法;探讨了DSP驱动COG显示的意义及其实现原理,论述了方法中COG显示词汇信息库和页面信息库的可组态化组织方式,给出了父子页面和兄弟页面之间的切换原理,以两个信息库为基础,设计通用的驱动引擎来控制显示界面,实现人机交互的可配置化;最后以电动执行机构人机交互的实现为实例,进一步说明提出的可配置化COG显示控制方法的可行性和实用性。

基于PID与cogging力补偿的直线电动机控制

直线电动机cogging力是影响伺服控制定位精度和跟踪精度的重要因素。目前电动机几何结构优化与有效的控制策略是减小直线电动机cogging力的主要措施。在分析已有研究的基础上,提出了一种完全基于试验的cogging力迭代标定方法,并结合PID位置/力控制策略实现了直线电动机cogging力的补偿。所提出的方法已在气浮结构运动平台上进行了验证,给出了cogging力迭代标定的试验结果,对比了cogging力补偿前后的伺服控制跟踪误差。结果表明了提出方法的实用性和有效性。

COG倒装设备的控制系统研究

玻璃覆晶封装技术是一种将裸晶片互连到玻璃基板上的封装技术。通过计算机控制系统,基于PLC的伺服驱动系统、图像处理系统、温度控制系统和压力控制系统等,实现高稳定性和准确工艺要求下的IC芯片和玻璃基板的粘贴动作的形成和协调;并对开发的PLC控制系统进行了优化,实现了生产效率的提升。

基于PLC技术的小压力COG邦定设备研究

本文主要介绍了PLC技术在一种针对小压力工艺的COG邦定设备上的应用,首先描述了设备的主要结构和工作原理,然后研究了基于PLC技术的控制系统方案,包括硬件与软件设计,以及在小压力控制方面的应用,最后讨论了提升设备精度的方向和关键技术。

PMSM齿槽转矩引起的转速谐波数学模型与最小化方法

针对矢量控制下永磁同步电机齿槽转矩引起转速谐波的机理复杂,及当前齿槽转矩抑制方法会增加控制系统复杂性等问题,推导矢量控制下齿槽转矩引起的转速谐波数学模型,提出基于PI控制器参数整定的转速谐波最小化方法。首先,通过分析矢量控制下齿槽转矩到电机转速的闭环传递机理,推导了齿槽转矩到电机转速的闭环传递函数,构建齿槽转矩引起的转速谐波数学模型。其次,以推导的数学模型建立目标函数,采用遗传算法寻优出使得齿槽转矩引起的转速谐波幅值最小的PI参数。最后,通过仿真和实验对所推导数学模型的准确性和所提转速谐波最小化方法的有效性进行验证。结果表明,基于数学模型寻优出的速度波动最小PI参数可使齿槽转矩引起的电机转速谐波幅值降低20%以上。

非对称V形内置式永磁同步电机电磁特性分析

非对称磁极内置式永磁同步电机可以在不降低电磁转矩的情况下有效降低齿槽转矩和转矩脉动,拓宽调速范围,电机结构可靠,制作难度低,在转矩性能要求高的场合具有广泛的应用前景。为研究非对称磁极转子磁场偏转后引起的电机电磁特性的变化,建立了新的数学分析模型,结合有限元分析方法对不同磁极结构永磁同步电机的电磁性能展开分析。仿真结果表明:非对称磁极结构可有效降低内置式永磁同步电机的转矩脉动和齿槽转矩;磁极正向偏移后在最大转矩电流比控制策略下具有更宽的恒功率区调速范围。最后,给出了非对称磁极永磁同步电机在实际工程应用时控制策略的实现方法。

微型无刷直流电机气隙优化研究

根据无刷直流电机的FOC控制理论,可知电机相反电动势对转矩波动的影响机理。通过研究无刷直流电机气隙长度对相反电动势波形及齿槽力矩的影响,使用Ansys Maxwell模拟软件对电机相反电动势,齿槽力矩及转矩波动等进行模拟分析,通过对相反电动势波形的FFT分解,对相反电动势谐波进行优化,并结合样机的对比测试结果,提出微型、高转速电机的气隙优化的方案。

直线电机定位力波动的辨识及迭代补偿方法

针对直线电机在运动过程中受定位力波动影响而在高精度领域应用受限的问题,采用定位力补偿控制的方法提高直线电机的定位精度。在不改变系统结构的情况下,首先利用加速度计采集电机全程定位力波动数据,经过谱分析确定了波动力的模型结构,而后通过递推最小二乘法获取了具体的模型参数,并在模型基础上设计了基于位置的补偿控制器和迭代学习控制器对定位力进行补偿。经仿真和实验结果证明,所提方法可显著降低直线电机运动过程中的定位误差。

轴向磁场磁通切换型永磁电机矢量控制

轴向磁场磁通切换型永磁(AFFSPM)电机是一种新型结构的定子永磁型双凸极电机。分析了AFFSPM电机结构和工作原理,确定了矢量控制系统方案,给出了采用无刷直流控制方式起动时寻找转子零点位置的方法。针对AFFSPM电机定位力矩对系统性能的影响,建立了AFFSPM电机控制系统仿真模型。以一台三相12/10极AFFSPM电机为样机,进行了AFFSPM电机矢量控制的无刷直流方式起动,空载和负载调速试验。试验结果表明,AFFSPM电机矢量控制系统具有良好的起动、调速性能及较好的抗负载扰动能力。

永磁同步轮毂电机设计及其弱磁控制研究

采用有限元法设计永磁同步轮毂电机,对影响其性能的气隙磁密谐波和齿槽转矩进行优化,降低了谐波损耗和力矩波动,达到速度高、控制性能好、功率密度高的特点,提高了轮毂电机的性能。并且对轮毂电机进行弱磁控制,扩大其调速范围并且增大其扭矩,最后试制了一台内置式交流永磁同步轮毂电机样机,并对性能进行了测试,满足设计要求。

一种基于非线性反馈重复控制策略的磁通切换直线电机推力波动抑制方法

针对初级永磁型磁通切换直线(LFSPM)电机,研究其定动子双凸极结构引起的与位移相关的定位力、摩擦力及参数变化等不确定性对伺服系统的影响,提出一种基于非线性反馈的重复控制策略。首先,在分析LFSPM电机定位力的基础上,通过设计重复控制器对定位力引起的推力波动进行抑制;随后设计非线性反馈控制器,对因摩擦力及参数变化等不确定性因素引起的推力波动进行补偿,同时使逼近误差随周期数的累加而呈现减小的趋势,保证了系统的全局渐近稳定性。最后,通过A&D5435半实物系统搭建了控制模型,实验结果表明,该控制方案有效抑制了因定位力及其他不确定因素引起的推力波动。

抑制PMSM周期性转矩脉动的迭代学习方法

为了抑制永磁同步电机高性能伺服应用中的低速转矩脉动,在探讨转矩脉动传统抑制方法的基础上,分析并指出主要成分的周期特性,提出永磁同步电机恒压频比控制中通过迭代学习控制抑制周期性转矩脉动的方法,通过在线学习补偿电机控制电压来抑制转矩脉动,设计了控制器并作了收敛性分析。仿真结果表明:迭代学习快速收敛,可有效减小转矩脉动,转矩纹波系数由初始时刻的11.2%减小为3.1%。该方法对原系统改动量小,结构与算法实现简单,不依赖于系统的先验知识和系统参数,鲁棒性强。

永磁无刷直流直线电机齿槽力补偿控制研究

永磁无刷直流直线电机的齿槽定位力对其低速性能影响很大,而单纯的设计方法不可能完全消除齿槽力的影响,为此,必须在控制系统中对齿槽力进行补偿。针对包含齿槽力模型的理想电机控制系统进行了理论分析,指出通过引入位置反馈环节可以消除齿槽力的不良影响。利用有限元分析方法计算了电机的推力和齿槽力波形,验证了低速条件下推力波动主要由齿槽力引起,并说明可以通过位置反馈来补偿推力波动。最后,提出将一个齿槽力周期分为多个区间,然后分段进行线性补偿的简易控制方法。该方法无需高精度的定位装置和复杂的控制算法即可实现对电机齿槽力的补偿,实验结果表明,所提方法能够有效抑制电机的推力波动。

考虑定位力矩补偿的磁通切换永磁电机模型预测转矩控制方法

为了减小定位力矩对磁通切换永磁(FSPM)电机性能的影响,提出了一种考虑定位力矩补偿功能的模型预测转矩控制(MPTC)方法。通过有限元分析获得FSPM电机定位力矩主要谐波的数学表达式,根据补偿控制理论,构建能够抵消定位力矩的补偿转矩模型。基于MPTC原理,利用补偿转矩模型、预测转矩模型和预测磁链模型共同设计价值函数,以获得最优开关状态。所提控制方法不但能实现定位力矩补偿和转矩脉动抑制,还具有较好的动态性能,并且适用于一般的永磁同步电机。仿真和实验结果验证了所提控制方法的有效性。

抑制永磁直线同步电动机推力波动的补偿技术

为满足易产生推力波动的永磁直线同步电动机的速度伺服要求,减小永磁同步直线电动机的推力波动尤为重要。文章从电动机结构优化和控制策略2个方面来削弱推力波动:选择合适的次级磁铁形状及布置方式可使初级反电势波形接近正弦波形,同时采用控制策略,通过初级反电势计算定子电流谐波进行电流补偿,以此来削弱推力纹波;采用斜槽、斜极或均匀充磁等厚六边形磁铁紧密排列方案能大大削弱由齿槽效应引起的推力波动;采用多极结构、增加气隙长度、降低励磁磁密等措施能减小由端部效应引起的推力波动。实验结果表明,上述方法能有效地抑制永磁直线同步电动机的推力波动对伺服系统的影响,具有较强的鲁棒性。

基于FCM8531控制的无刷直流电动机分析与试验

为降低中小型无刷直流电动机的振动和噪声,设计了一种正弦波驱动的最佳磁极偏移角度的无刷直流电动机。采用FCM8531双核控制器和FSBS10CH60驱动器构建正弦波控制系统,以及实现各种硬件保护功能;再结合ANSYS有限元分析软件对无刷直流电动机进行分析,计算出最佳的磁极偏移角度,来降低电机齿槽转矩,并进行了样机实验。实验证明,电机的振动和噪声得到抑制,起动性能改善,效率明显提高。该方法可有效改善电机性能,对电机控制及本体设计有一定的应用价值。

电励磁双凸极电机九状态控制策略的研究

以三相12/8极结构电励磁双凸极电机(Doubly Salient Electro-magnetic Motor,DSEM)为研究对象,首先分析该电机的电磁特性以及齿槽转矩对转矩脉动的影响;其次分析其电动工作运行原理,在三相六状态控制策略的研究基础上,提出电励磁双凸极电机的三相九状态控制策略,提高平均输出转矩的同时也有效抑制齿槽转矩带来的转矩脉动。以一台18 k W三相12/8 DSEM为例进行有限元仿真和实验验证,结果表明,与六状态控制策略相比,九状态控制策略能够有效减小电机转矩脉动,同时提高输出转矩。

基于x域重复控制的磁通切换永磁直线电机定位力抑制方法

初级永磁型磁通切换直线电机在推力性能要求较高的机床伺服进给系统应用中具有一定的优势,而初次级双凸极结构会引起较大的定位力,从而限制了磁通切换永磁直线电机的应用。该文首先分析了磁通切换永磁直线(linear flux-switching permanent magnet,LFSPM)电机定位力产生的原理,随后从控制角度出发,提出一种利用时变周期信号的重复控制来抑制定位力的新型控制策略。首先将时变的t域信号,变换为具有固定周期的x域信号,再对其进行重复控制器的设计,从而达到抑制定位力和速度脉动的目的。通过半实物仿真平台AD5435实现了该控制算法,仿真及实验验证了该方法的有效性。

自适应补偿器永磁同步电机积分型连续滑模控制

考虑参数不确定、齿槽转矩、谐波反电动势及电压源逆变器非线性畸变等非理想因素,为提高永磁同步电机驱动系统对参数不确定及非线性扰动下的鲁棒性、高动态特性,提出一种带自适应扰动补测器的积分型连续滑模控制策略。连续滑模控制器无抖振且保证了闭环系统在参数不确定和扰动下的有界。滑模面上的自适应扰动补偿器一方面降低了滑模控制器增益,另一方面保证了系统渐进收敛。最后,通过仿真分析验证了所提控制策略的有效性和优越性。