基于自适应模型预测控制的无刷直流电动机换相转矩脉动抑制策略

无刷直流电动机在工作时的换相转矩脉动严重影响了其在高精度伺服系统中的应用,为了降低这种影响,文中提出了一种自适应模型预测控制算法。在对系统进行传统方波PWM-ON控制的基础上,结合重叠换相法,以换相过程中关断相、导通相的功率受控开关管为控制对象,对其占空比进行控制。以换相期间转矩脉动最小为目标构造价值函数,建立换相期间电动机的三相离散电流方程,对关断相和导通相占空比进行预测,并引入自适应调整因子对占空比进行自适应分配。最后,通过实验验证了该算法在全速范围内的有效性。

基于端电压的定子无铁心永磁无刷直流电机换相误差识别与校正

定子无铁心永磁无刷直流电机(ironless-stator permanent magnet brushless DC motor,IPMBLDCM)的换相误差问题会导致电机性能下降。已有BLDCM驱动主要使用单级全桥或后级全桥的双级拓扑,并在此基础上分析换相误差引起的电路状态变化。同时,已有换相误差校正控制器主要使用PI控制器,但是PI控制器在处理非线性时变系统时性能下降。针对Buck级联三相半桥双级式拓扑驱动的换相误差问题,详细分析了在电动状态和能耗制动状态,换相时刻前、后电机端电压在多种换相误差情况下的变化,并给出能够在四象限运行状态使用的换相误差表征方法。在此基础上,设计基于无模型自适应控制方法的控制器,并针对研究对象设计换相误差的一步估计方法,加快控制器收敛速度,实现对换相误差的快速识别和校正。最后,在基于数字平台的电机控制系统上对所提理论和设计的控制器进行实验验证。

基于级联式LESO的SPMSM无传感器控制研究

永磁同步电机无传感器控制逐渐取代传统有位置传感器的矢量控制方案,但在面对复杂工况时,无传感器控制方案在对抗各类扰动方面存在固有劣势,往往出现转速和位置估计精度下降的情况。该文在永磁同步电机双闭环矢量控制的基础上,基于级联式线性扩张状态观测器实现对转速和转子位置的快速跟踪,并基于带宽法进行参数整定。通过Simulink仿真,验证该方案在负载突变情况下的转速和位置跟踪性能,仿真结果表明,所提方案与传统方案相比可有效提高无传感观测器的抗扰性能。

基于变频器的电机驱动系统设计及控制技术分析

阐述电机驱动系统的原理,分析基于变频器的电机驱动系统设计方法和关键技术。探讨该系统的控制方法,包括数学模型和控制策略,实验验证该方法的有效性和可行性。

The Joint Control of Variable Speed and On-Ramp Metering for Urban Expressway

The traffic performance of urban expressway is subject to non-recurring and recurring events, which may cause heavy congestion and vehicles long queuing on ramps. The low performance may bring more traffic delay to the whole network of urban road. This paper presents a new method, the joint control of variable speed control and on-ramp metering, which attempts to improve the level of traffic operations on urban expressway. By analyzing traffic flow on urban expressway, an optimum control strategy of variable speed and on-ramp metering is established in the paper.

有限转角力矩电机及其研究发展综述

有限转角力矩电机(LATM)具有结构简单、控制方便、可靠性高、力矩密度大等优点,因而其作为一种在有限转角内直驱工作的电动作动器已广泛应用于国民经济的诸多领域。该文首先介绍了LATM的理论基础,包括LATM的工作原理、矩角特性、主要拓扑结构及其演变思路,并补充了一些特殊的拓扑结构。其次,归纳了LATM的设计方法,并分析了如何抑制LATM工作区间内的力矩波动、提升区间内的输出力矩以及拓宽工作区间。然后,讨论了LATM在是否考虑非线性时的数学模型与控制方法。最后,对LATM的应用领域进行了归纳和介绍,总结展望了LATM及其相关技术研究的主要发展方向。

十五相感应电机建模与仿真分析

本文对十五相感应电机进行建模与仿真分析。首先,利用数学模型确定了十五相感应电机的仿真模型,并验证仿真模型的正确性,然后对十五相感应电机进行转子磁场定向矢量控制。并分析了在空载、负载、断路(单相断路、切断断路的整套绕组)状态下的十五相感应电机的电磁转矩和转速的变化。得出当某相绕组发生故障时,可以通过切断其所在的整套绕组来减少转矩脉动,增加效率。

基于滑模变结构的异步电机调速系统建模与控制

针对基于传统矢量控制的异步电机调速系统存在响应速度慢、鲁棒性弱等方面的不足,在推导三相异步电机简化模型的基础上,设计了一种将滑模变结构与矢量控制相结合的控制方法,用滑模变结构控制方法取代矢量控制中的转速调节器,基于指数趋近方法求得了系统控制器,利用李雅普洛夫判据证明了系统的渐进稳定性。进一步地,在Simulink环境下建立电机调速系统模型,通过对比传统PI矢量控制与结合滑模变结构的矢量控制方法的仿真结果,说明该方法应用于异步电机调速控制中具有响应速度快,鲁棒性强等优点。

机器人步进电机的最优机械控制数据建模与仿真

步进电机的控制精度会对电机位移和数字脉冲产生影响,为了提高步进电机最优机械控制数据的准确性,确保步进电机最优机械控制效果,提出机器人步进电机的最优机械控制数据建模与仿真方法。该方法优先分析了机器人步进电机的内部结构、工作原理,并利用数学模型推导出传递函数,以此达到简化步进电机的目的。基于分析结果建立控制模型,实现最优控制机器人步进电机,并依据仿真分析结果验证最终控制效果。实验结果表明,所提方法的机器人步进电机最优机械控制效果较好,能够有效提高机器人步进电机最优机械控制精度。

伺服阀控马达装置的参数识别方法研究

伺服阀控马达装置的相关参数在其工作期间并不是恒定的,对其相关参数的识别有利于其液压控制系统的性能优化,因此伺服阀控马达装置的参数识别方法的研究具有十分重要的意义。首先,以伺服阀控马达装置为研究对象,推导出其数学模型;然后,基于数学模型,提出了一种参数识别方法;最后,以某一型号伺服阀控马达装置为例,基于MATLAB软件仿真获得该装置相关参数的时变曲线图,从而获得在一定工作周期内其控制系统的确切数学模型,为控制性能优化策略的实施提供参考。

闭环伺服系统的数学模型研究

在数控机床中,伺服系统是数控装置和机床的中间联接环节,是数控系统的重要组成部分。伺服系统接受来自伺服控制器的进给脉冲,经变换和放大后转化为机床工作台的位移,使工作台跟随指令脉冲移动。本文研究的内容,就是伺服系统的数学模型分析,该研究结果为伺服系统的动、静态性能分析提供理论基础。

一种新型的无刷直流电机调速系统的模糊PI智能控制

在分析无刷直流电机(BLDCM)数学模型的基础上,建立了控制系统的仿真模型,提出了一种新型的模糊PI智能控制方法。在BLDCM双闭环调速系统中,电流控制仍采用PI控制器,而转速控制通过采用常规PI控制和模糊控制相结合的方法来实现。结果表明,这种新型的模糊PI智能控制方法响应快、无超调、鲁棒性强、抗干扰能力好,较传统PI控制具有更好的动、静态特性。

张力控制数学模型应用研究

基于直流电机拖动的基本原理,结合冷轧薄板轧制过程中影响带钢张力波动的因素,分析了带钢张力转矩、摩擦风阻转矩、动态转矩与张力的关系,提出了一种张力控制数学模型,通过计算卷径、卷重、加速度等参数,调节电机电流的大小来保持带钢张力的恒定.设计了张力控制系统程序,经过两年多在某厂冷轧机组和平整机组张力控制中的应用实践,其控制误差保证在1%以内,能够完全满足工艺对张力精度的要求,具有实际应用价值.

无轴承开关磁阻电机实验平台的设计与实现

将无轴承技术应用于开关磁阻电机中可充分发挥该电机的高速适应性,并拓宽其在微型和大功率领域中的应用。该文在已有数学模型基础上,针对其电磁转矩和悬浮力的控制特点,设计了以DSP-LF2407A为控制核心的数模混合控制实验平台。实验平台包括无轴承开关磁阻电机本体、DSP数字控制器、电流滞环控制器、PID调节单元、3套功率逆变器、传感器和相关辅助电路,并对其工作原理进行了分析。在此基础上设计了控制系统的软件,并给出了主要子程序的流程图。通过对整个实验平台硬软件的联合调试,实现了无轴承开关磁阻电机的稳定悬浮。

十二相永磁电机驱动系统的容错控制策略

以采用多通道控制技术的十二相永磁推进系统为研究对象,研究基于分组控制的驱动系统容错控制方式。首先在建立dq坐标系下多相永磁同步电机多Y数学模型的基础上,分析容错模式时的电机转矩输出能力,并将矢量控制与分组控制结构相结合,以相绕组最大电流为约束条件建立驱动系统的容错控制策略,保证永磁同步电动机缺相时输出转矩的平稳性。最后,对十二相永磁电机驱动系统的断相故障状况进行仿真和实验,验证了采用基于多Y数学模型的分组控制策略,当某相出现故障时切除该相所在整套绕组及控制通道,更适用于对可靠性要求高的多相电机驱动系统。

多相永磁同步电机多维控制技术

多相电机控制是一个多维控制问题,但目前大多数多相电机的控制方法仍然是三相电机控制方法的简单推广,导致了谐波电流不可控、系统性能低等问题。在详细分析了多相电机数学模型和多相空间电压矢量分布特征的基础上,本文采用基于正交矢量空间的多维控制方法,实现了多相电机电流的多维调节。全文以五相永磁同步电机驱动系统为例,仿真和试验结果表明了该方法的有效性。

球形行波型超声波电机的驱动数学模型

球形行波型超声波电机可以实现球面轨迹的运动,但是目前其设计仍处于经验阶段。该文从球形行波型超声波电机的原理与基本结构出发,利用坐标变换关系得到转子运动时定、转子接触面上接触力的分布情况,分析了行波定子与球转子接触点的摩擦驱动力和摩擦阻力。根据运动稳定时球转子的力和力矩平衡及行波定子的轴向力平衡关系,得到球形行波型超声波电机的驱动数学模型。通过仿真分析了结构参数和行波定子特性的影响,初步验证了上述模型。

一种十五相感应电机的矢量控制算法

在已有多相电机系统研究的基础上,研究了一种新型的十五相感应电机矢量控制算法。详细推导了该种十五相感应电机的数学模型,并在此基础上推导了十五相感应电机的矢量控制算法,给出了系统的控制框图。系统试验结果表明了该矢量控制算法的正确性和可行性,将该算法应用于实际的十五相感应电机矢量控制系统中,可以取得对电机良好的控制效果,该十五相感应电机矢量控制算法可直接应用于兆瓦级大功率十五相感应电机系统中。

基于矢量控制的异步电机自抗扰控制

针对异步电机矢量控制系统在负载变化和电机参数变化时转速易受较大影响的问题,研究了采用自抗扰控制器(ADRC)对负载扰动和电机参数变化进行估计和补偿的方法。根据自抗扰控制器的数学特征和异步电机的数学模型,采用扩张状态观测器(ESO)对电机模型的参数摄动和变量耦合项进行观测并补偿,确定了矢量控制系统中自抗扰转速环控制器、自抗扰磁链环控制器、自抗扰d轴电流环控制器和自抗扰q轴电流环控制器的形式。仿真和实验结果表明,与传统的比例积分控制器(PI)相比,ADRC控制器对系统负载扰动和电机参数变化具有较好的鲁棒性和动态性能。

内嵌式永磁同步电动机弱磁控制分段线性化研究

在对内嵌式永磁同步电动机数学模型进行分析的基础上,详细研究了弱磁控制过程,提出了分段线性化的弱磁控制策略。根据电动机弱磁各阶段运行的特点,将弱磁控制分为三个区域,对每个区域分别线性化,得到了各区域工作点的直轴、交轴电流和控制方程。线性化后的弱磁控制策略节省了电动机工作点计算时间,提高了系统实时性能,可实现最大转矩输出。结果表明,分段线性化弱磁控制策略使内嵌式永磁同步电动机在宽调速范围内获得了更好的调速性能,电动机可控性和可靠性增强。