Influence of DSP controller on performance of a permanent magnet brushless AC drive in flux-weakening mode

The flux-weakening performance of a permanent magnet brushless AC drive was investigated using both floating-point and fixed-point DSP controllers. A significant current oscillation was observed when the drive was operated at high-speed in the flux-weakening mode with the fixed-point DSP. The investigation showed that this was due to the on-line compensation of the winding resistance voltage drop and quantisation errors associated with the fixed-point architecture of the DSP. A simple look-up table scheme is proposed to eliminate the oscillation and to achieve extended flux-weakening capability.

基于FD6288设计的经济型无刷电机驱动器

无刷电机是大多数机器人主要动力来源,而配套的无刷电机驱动器也成为决定机器人成本的关键部件。市面上应用于机器人无刷电机驱动器的主流硬件方案为德州仪器的DRV8301驱动方案,该器件由于庞大的需求量而一直处于高昂的价格,针对此问题,基于STM32嵌入式控制系统,采用国产FD6288驱动IC配合INA240电流采样芯片低成本硬件驱动方案。电机的控制方式采用场定向控制(FOC)算法。通过AD (Altium Design)对选定的器件设计原理图和PCB,并焊接元器件,通过示波器检测功能板输出波形的稳定性。驱动软件使用Keil IDE编写,通过串口将代码无刷电机驱动驱动电机过程中的各相关键数据打印到上位机,通过数据分析驱动器控制及电机的响应能力,进而调整对应的参数。驱动器电路板调试结果证明提出的驱动方案能使无刷电机稳定运行,为机器人无刷电机驱动器提供一个可行的方案。

Application of Full-Order and Simplified EKFs to Sensorless PM Brushless AC Machines

This paper employs an extended Kalman filter (EKF) to estimate the rotor position and speed of a vector controlled surface-mounted permanent magnet (PM) brushless AC (BLAC) motor from measured terminal voltages and currents only. Both full-order and simplified EKFs are employed and their simulated performance capabilities are compared. Excellent agreement is achieved between estimated and commanded results. The EKF is also employed to identify the stator flux-linkage due to the PMs, which is influenced by temperature variation and magnetic saturation.

温室大棚用电动拖拉机电驱系统设计与试验

双碳背景下,针对温室大棚作业需求,设计了一种电动拖拉机用低成本、高效率、大转矩电驱控制系统。为此,提出将永磁无刷直流电机用作电动拖拉机驱动电机,并将电压空间矢量控制方法应用于该电驱系统。首先,针对电动拖拉机行驶和耕作的典型工况进行动力性能需求分析,建立永磁无刷直流电机数学模型;然后,进行矢量控制系统建模与仿真分析;最后,搭建试验平台,实现电动拖拉机用无刷直流电机高效稳定控制。试验结果证明:电驱控制系统在重载时最大效率可达85%以上,将其应用在四轮驱动电动拖拉机上,不仅荷载能力强,且具有优异的经济性和稳定性,适用于温室大棚作业场所。

机器人关节无刷伺服器驱动控制系统设计

文中针对目前机器人关节伺服器微型化、智能化发展趋势,研制出无刷直流电机驱动集成电路,实现对无刷伺服器驱动控制。集成电路使用STM32F103系列芯片作为主控芯片,AO4606作为无刷直流电机驱动芯片,采用智能功率模块方波驱动无刷直流电机,提升了系统的集成度;结合控制器、上位机开发,以及霍尔传感器、位置检测器等传感器设计了一款机器人关节无刷伺服器驱动控制系统。通过优化控制算法对无刷直流电机进行转速、位置双闭环控制,结合硬件和软件实现无刷伺服器驱控一体设计,研制出无刷伺服器样机,最后搭建驱动控制系统实验平台。实验表明,研发的无刷伺服器及其驱动控制系统稳定可靠,可应用于多种机器人关节。

电动舵机单闭环控制系统研究与设计

为提高电动舵机结构紧凑性,实现电动舵机的单位置闭环,对无刷直流电机驱动与控制策略展开研究。首先,根据无刷直流电机数学模型及PWM驱动逻辑建模,以电路工作原理为基础,对相电流及机械特性进行理论分析。然后,为提高控制精度及抗扰性,提出高频限制二自由度控制算法,并讨论系统稳定性要求。最后,通过仿真表明,单极性驱动下电机具有较好的起动特性,有利于提高控制精度;8°阶跃及200°/s斜坡响应,在频率400 rad/s内闭环相角优于二阶系统;2 rad/s下正弦信号跟踪误差0.027°,结合电位计误差满足精度0.3°要求。无刷直流电机单位置环舵机方案满足系统指标要求。

离心式作动器及驱动系统研究与实现

作动器系统作为直升机结构响应主动控制系统(active control of structure response, ACSR)执行元件的重要核心部件,其控制性能直接关系到振动的抑制效果。研制了一套基于永磁无刷直流电机驱动的离心式作动器原理样机,详细阐述了系统组成及工作原理,论述了作动器输出力频率、幅值和相位的调节方式,建立了偏心块的输出力方程,选取了MAXON公司生产的EC60 flat 411 678无刷电机作为驱动源。设计了作动器伺服控制系统,针对功率驱动中的隔离直流电源、自举二极管、自举电容、电流驱动能力及母线支撑电容等关键参数进行了详细设计。通过实验验证,电机转速误差最终被控制为1%以内,位置响应时间小于50 ms,振动抑制在0.001 5g(g为重力加速度)以下,取得了较好的控制性能,为离心式作动器系统在直升机平台的应用奠定了基础。

基于NPC型三电平变换器的高速磁悬浮飞轮同步载波驱动技术

相比电池储能,飞轮储能具有功率密度高,瞬时功率大,响应速度快等优点,可有效缓解地铁频繁启停对母线电压的冲击。由于我国地铁直流供电网络多为1 500 V电制,两电平变换器无法用常规1 700 V电压等级器件实现安全驱动,因此,本文提出了基于NPC型三电平变换器的高速磁悬浮飞轮同步载波控制技术。首先,建立了三电平驱动系统稳态及换相动态过程的等效模型,分析了驱动电压和定子电流的数学关系;然后,提出了一种同步载波驱动技术,实现了高压、高速无刷电机的加减速控制;最后,设计了磁悬浮飞轮储能系统工程样机,测试了充放电工况下系统的工作状态。实验结果表明,本文所提方法具备快速大功率充放电功能,在充电或放电工况下三电平变换器中点电压均能够保持平衡,系统可稳定运行在额定1 500 V、40 000 r/min参数附近。

无位置传感器直流无刷电机高速方波驱动

针对传统无位置传感器高速直流无刷电机(BLDCM)驱动硬件电路复杂,高速换相效率低等问题,提出了一种组合时机的模数采样非导通相反电动势,进行软件过零点判定换相的方法。该方法依赖于可靠的采样机制,并配合三段式启动策略和超前角度补偿,降低了硬件电路复杂度,有效提高了控制性能,保证了换相的稳定性。实验结果给出了电气转速达到100 kr·min^(-1)的BLDCM运行波形,表明了该控制策略的可行性与正确性。

基于STC8H单片机的直流无刷驱动电路设计

阐述基于STC8H单片机的直流无刷驱动电路设计,以STC8H1K28单片机为核心控制器,采用分立元件构建驱动器。探讨直流无刷电机的旋转原理,采用全桥逆变电路作为功率驱动,用三极管分立元件构建MOS管驱动电路,搭建实际电路,验证三相无刷直流电机的三相电压输出波形。

基于PLC的电动摇臂伺服驱动系统设计

在工业机器人领域中,伺服系统得到了广泛的应用。为了克服普通电动摇臂操作精度低、臂杆移动不平稳以及定位不精准等缺陷,提高电动摇臂的控制性能,设计了一种以西门子S7-200 PLC为主控制器的直流无刷电机伺服系统。介绍了伺服控制系统原理及组成,从硬件设计和对多种运动状态编程两个角度,阐述了电动摇臂伺服系统的设计方案。实验结果表明,该系统控制精度较高,响应速率较快,抗干扰能力强,验证了方案的可行性。

一种基于PID控制算法的斯特林制冷机驱动控制电路设计

当前旋转式斯特林制冷机驱动控制电路核心器件大多选用国外元器件进行设计,存在获取困难、价格高昂等问题。使用易获取、有保障的国产元器件,设计一种数字式斯特林制冷机驱动控制电路,以控制成本、增加产量。基于PID控制算法,对国产元器件进行选型,设计电路的软件及硬件,并给出测试结果。结果表明基于PID控制算法的制冷机驱动控制电路效率高、运行平稳、性能可靠。

水泵用高效散热永磁无刷电机散热结构设计

介绍了一种水泵用高效散热永磁无刷电机的散热结构设计。该结构电机利用膨胀填料和磁力传动特性,通过加速气流在电机壳和散热介质箱之间的循环流动,改善无刷电机的散热效果。经测试验证,所设计的高效散热永磁无刷电机各部位的温升比普通永磁无刷电机低4~8 K,其散热效果明显优于普通永磁无刷电机。

电动汽车无刷直流电机驱动系统实时仿真

在设计开发电动汽车的过程中,采用实时数字仿真可实现并行工程,缩短开发时间,节约开发费用。基于方框图建模工具Simulink建立无刷直流电机驱动系统模型,采用dSPACE实时仿真环境自动生成控制器及被控对象模型实时代码。实时仿真系统具有与实际系统的硬件接口,可以与实际控制器或电机系统直接相连,构成硬件在回路仿真测试或快速控制原型系统。实时仿真与真实系统实验结果表明,实时仿真器与实际系统的响应特性无明显差别,在开发和测试阶段可以代替实际电机系统进行实时闭环测试。

驱动方式对永磁无刷直流电机损耗的影响

在分析永磁无刷直流电机方波驱动和正弦波驱动两种不同驱动方式的基础上,研究了两种驱动方式对电机损耗的影响。在正弦波控制方式下,电流超前相反电动势10°时,电机损耗最小;在方波驱动方式下,最优超前角控制时电机损耗最小。实验对比研究了最优超前角控制和id=0矢量控制两种控制策略下电机的各种损耗。

无位置传感器无刷直流电机驱动电路的研究

研究了一种无位置传感器无刷直流电机的驱动控制电路，着重解决了起动与电势波形中的干扰问题。

基于神经网络的模糊控制在装甲车电传动控制系统中的应用

针对装甲车辆电传动系统是一个复杂的多变量、非线性系统 ,其控制系统的扰动变化大 ,对驱动电机的控制要求苛刻的特点 ,根据模糊控制器对参数的变化不敏感 ,对非线性系统进行控制时往往能取得较好的控制效果 ,以及神经网络的学习功能、联想记忆功能、分布并行式处理功能可以更好地实现模糊逻辑控制中的规则表示、知识获取和并行推理 ,因此利用神经网络来实现无刷直流电机调速系统的模糊控制。在MATLAB中进行计算机仿真 ,通过仿真分析表明 ,当突然加、减负载时 ,神经网络模糊控制与PID控制相比 ,具有对参数变化不敏感以及超调和振荡小等特点。

神经网络在直流无刷电机控制系统中的应用

采用多层神经网络结构控制电传动系统中的无刷直流电机。首先 ,离线训练神经网络 ;然后 ,采用神经网络在线控制电机的速度。建立了带有神经网络的电传动系统仿真模型来验证所采用的神经网络结构。仿真结果表明 。

多功能无刷直流电机驱动控制器的研制

该文设计了一个电路简单且易于扩展,可用于高压高速场合的无刷直流电机驱动控制器。该驱动器通过无刷直流电机专用芯片MC33035结合单片机PIC18F1220解决了采用自举电容技术得到的驱动器上桥臂电源所造成的电机启动问题并且实现了诸如软启动,制动,正反转等多种功能。实验表明,该系统运行稳定,可扩展性强,具有一定的应用价值。