基于DEM的无人驾驶拖拉机前馈稳速控制

针对农田坡度变化影响无人驾驶农机行驶速度稳定性,进而降低播种均匀性和肥药施用精度等问题,该研究设计了一种基于农田数字高程模型(digital elevation model,DEM)和前馈控制策略的拖拉机稳速控制方法。首先建立坡地干扰补偿模型,基于拖拉机实时位置从农田DEM中提取前方作业路径的坡度信息,计算拖拉机前方目标速度补偿量,实现拖拉机行驶的稳速控制。以DF1204无级变速拖拉机为试验平台,在中国农业大学烟台研究院开展3组不同目标速度的上坡、平地和下坡行驶对比试验。试验结果表明,拖拉机以目标速度4、6和8 km/h行驶时,上坡行驶的实测速度均值分别为4.03、5.94和7.85 km/h,平地行驶的实测速度均值分别为4.04、6.02和8.03 km/h,下坡行驶的实测速度均值分别为4.00、6.10和8.19 km/h,与对照组相比,在上坡、平地和下坡行驶时的速度均方根误差平均分别降低了46.63%、21.92%和37.15%,试验组上坡和下坡行驶的实测速度均值更接近目标速度。所提方法可有效提高无人驾驶拖拉机在起伏农田的稳速控制精度,有助于提高农机作业质量。

自抗扰控制在陀螺电机稳速控制中的应用

陀螺电机的转速稳定性影响着陀螺仪性能,为提高永磁同步陀螺电机(PMSGM)的稳速控制精度,提出速度环采用自抗扰控制(ADRC),滤波环节采用基于模型自适应滤波算法的方法。将ADRC应用于陀螺电机矢量控制系统中,其速度环替代传统比例积分(PI)控制,减小速度环输出波动,从而提高陀螺电机的稳速精度;采用基于模型自适应滤波算法代替传统低通滤波算法,无需相位延时补偿并使估计得到的反电动势波形更为平滑,提高转子位置角估计的准确性和稳速控制精度。因此,设计开发PMSGM矢量控制器,仿真及实验结果表明:所提方法相较于传统控制方法,有效地提高了陀螺电机的稳速控制精度。

风力发电石油电动旋挖钻机功率模糊控制

风力发电通过风转动风轮产生的动力驱动电机产生电能。由于风能具有不稳定性,因此风力发电石油电动旋挖钻机在工作过程中的运行功率不稳定。对此,提出一种风力发电石油电动旋挖钻机功率自动模糊控制方法。根据基本组合风概念计算实时风速;对风力发电石油电动旋挖钻机功率进行稳态分析,确定钻机功率不变时的钻机临界风速;当风速超过临界风速时,利用T-S模糊加权算法对风轮转速偏差展开控制,从而保证旋挖钻机功率在额定值内,实现稳定运行。实验结果表明:该方法预测的风速和实际值基本一致,最高转速仅为4.82 rad/s,控制精度始终高于0.95,说明该方法的功率控制效果好,有利于石油电动旋挖钻机的稳定运行。

感应电机模型预测直接速度控制

传统的模型预测转矩控制具有原理简单、动态响应快和控制灵活等优点,在感应电机高性能控制中得到了广泛研究。但是,现有方法一般通过转速外环来得到转矩参考指令,而转矩和磁链跟踪则通过内环的模型预测控制来实现。这种双闭环级联结构虽然保证了系统的稳定性,但存在内外环互相影响、调试参数较多等缺点。针对上述问题,舍去了传统控制方案中的双闭环串联结构,提出一种仅包括单个控制回路的模型预测直接速度控制方法。通过在价值函数中引入定子磁链误差和转子转速误差,实现了对不同时间尺度的转速和磁链的同时控制,具有结构简单、调试参数少等优点。另外,通过引入负载转矩观测器,提高了转速控制的稳态性能。相比传统模型预测转矩控制,提出的模型预测直接速度控制转矩和转速脉动显著减小,另外在全速范围具有更小的电流谐波,其有效性通过试验进行了验证。

观测器SPMSM无差拍预测速度控制器

为了提升控制的鲁棒性以及快速稳定时间,提出了一种基于观测器的无差拍预测速度控制器。所提出的无差拍速度控制律由一个无差拍稳定反馈控制项和一个补偿控制项组成,通过在较短的暂态时间内使动态误差矢量的所有极点向原点移动,保证了闭环系统的稳定性,通过求解最优控制问题,保证了控制系统的快速瞬态响应。后一项是基于预测的g轴电流补偿模型的非线性和参数不确定性,并提出了差拍负载转矩观测器提供精确估计的负载转矩,有助于获得较小的稳态误差、较低的总谐波失真,以及对参数变化的鲁棒性。最后仿真和实验结果证明了提出方法具有良好的控制效果。

感应交流电机变频调速器自动化稳态控制技术

针对变频调速器控制电路中参数动态变化特性较强、电机稳定特性难以捕捉及固有互感关系较差问题,提出一种基于变频调速器的自动化稳态控制技术。根据电机内定子及转子的感应矩阵,建立电机内部电力参数的动态变化数学模型,计算二者间互感关系变动时对电路稳态的影响,推导互感矩阵。以变频控制器作为自动化控制应用载体,根据电路的实时数据,调节变频参数,用于反馈不稳定性信号,并采用变频控制器自动输出控制数值,建立无功补偿函数,根据功率、电压及电流值的减少量,进行定量补偿,完成感应交流电机变频调速器自动化稳态控制。实验数据表明,所提方法应用下,电压和电流分布较为规律,功率输出结果较为稳定、均衡,对电路稳定改善效果较佳。

高速无刷直流电机控制与无传感器测速研究

研究了一种基于数字信号处理器(DigitalSignalProcessor,简称DSP)的高速运行下无位置传感器无刷直流电机的控制和测速方法。它基于DSP通过锁相环策略来实现无位置传感器无刷直流电机的稳速控制,采用数字、模拟混合法来实现对高速运行下的无刷直流电机转速的测量。阐述了锁相环的工作原理,两相无刷直流电机的工作原理和高速电机的测速原理,通过对系统硬件电路和软件算法的设计实现了无位置传感器无刷直流电机稳速控制和测速。试验表明,基于DSP的无刷直流电机稳速控制和测速系统稳速精度小于0.01%,系统满足了设计要求。

高速开关阀位置控制方法

阐述了脉宽调制(PWM)控制的基本原理以及PWM信号的驱动方式,并以变量泵的排量控制为研究对象,通过对高速开关阀位置控制系统控制方法的理论分析和仿真研究,得出了一种基于常规控制手段的可提高高速开关阀位置控制系统精度的方法。

基于差分进化的模糊PID复合控制在汽轮机转速调节系统中的应用

为了改善汽轮机调速系统的动态响应特性以及稳定性,采用模糊PID复合控制,首先建立对象的数学模型,并通过差分进化算法对控制器参数离线寻优,最后基于Matlab平台对方法进行了验证.仿真结果表明:该方法在处理负载突变情况时,相比传统的PID控制器有更好的响应,稳定时间和超调率均有较大改进;当模型参数发生改变时,模糊PID复合控制也有更好的鲁棒性.该方法结合了模糊控制的快速动态响应以及PID控制的稳态性能,具有超调小、鲁棒性好、响应快等优点,明显改善了汽轮机转速调节系统的控制品质.

快速评估电力系统频率稳定性的方法

针对动态分析频率稳定性计算费时、无法满足在线应用的难题,从静态分析的角度提出了一种快速评估频率稳定性的方法。该方法以故障后稳态频率或近似故障后稳态频率为评估指标,并以最大故障后波动频率为辅助指标。文中建立的3个指标数学模型均是代数方程,不包含微分方程。这些指标具有计算速度快、符合物理实际的优点,可以满足大型电网实际在线应用的需要。算例仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。

车载液压发电机行车工况发电稳速控制

车载液压发电机在驻车工况下发出电能的质量较高,但在行车发电工况下,行驶负载的扰动使得发电机转速不稳定,发出的电能质量较差。针对行车发电稳速控制展开研究,构建了行车发电工况下变量泵-定量马达闭式调速系统的数学模型,分析了输出转速波动的机理,采用前馈补偿加直接闭环反馈的方法对马达输出转速波动进行抑制。仿真和实验结果表明,补偿控制能够使系统在行车工况下具有较高的控制精度和鲁棒性,输出电力品质满足军用Ⅱ类自发电电站标准。

基于动态面控制的液压型风力发电机组稳速控制研究

针对液压型风力发电机组液压调速系统稳速控制问题,建立了风速、风力机特性数学模型和定量泵-变量马达液压调速系统的关键参数状态方程.提出了一种基于动态面控制的稳速输出控制方法,并对其控制律进行推导分析,采用动态面控制原理对变量马达转速进行多闭环控制,并对30kVA液压型风力发电机组进行了仿真和实验研究.结果表明:该方法具有较好的控制效果,对风力机输入的时变性和不确定性具有良好的抑制作用,实现了机组的稳速控制.

交流调速系统的一种新型滑模控制器

本文针对滑差频率型矢量控制的交流调速系统，设计了一种新型滑模控制器，采用插入积分环节的方法，成功地解决了滑模控制的抖动问题。数字仿真和实验结果表明由这种新型滑模控制器与积分环节构成的速度调节器能使系统获得非常优良的动态和静态性能。其设计方法简单，控制器的实现容易，具有重要的工程应用价值。

基于DSP和ML4428无刷直流陀螺电机锁相稳速控制的研究

提出了一种新的基于数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407A和专用驱动芯片ML4428的陀螺用无位置传感器无刷永磁直流电机(BLDCM)稳速控制系统。它采用芯片ML4428实现无刷直流电机速度控制系统中的反电势检测﹑换相和功率驱动,并使用数字信号处理器TMS320LF2407A作为控制处理器,实现了电机的起停控制﹑﹑速﹑﹑﹑﹑速检测。它还采用了锁相环技术和积分分离的PID控制算法,大大提高了系统的控制性能和可靠性。

基于三闭环的编码器动态检测转台驱动系统

为解决光电编码器动态检测中编码器稳速、变速转动及角度定位过程中出现的问题,利用无刷直流电动机设计了一种三闭环无位置传感器无刷直流电动机稳速、变速转动及定位控制策略,并设计了电路。首先,利用硬件反电势过零点检测法设计了无刷直流电动机控制电路,并对反电势过零点检测电路进行特性分析;然后,建立了相位调节闭环控制模型,实现对当前反电势信号的相位延迟调节。其次,利用PID调节算法实现对电机转速和转角的闭环控制,与相位调节环组成了无刷直流电动机的三闭环控制。最后,通过对PID闭环控制中参数的设定,完成了延迟角补偿、稳速转动、正弦转动、梯形转动和角度定位的实验。经过实验表明,该控制策略有效地实现了对反电势过零点进行相位调节和对转速、转角的闭环控制。其转速控制误差不超过1(°)/s,角度定位误差不高于18″。该控制策略能够广泛适用于对无位置传感器无刷直流电动机的控制,并且能够用于编码器动态检测中对编码器的动态控制。

汽车车内噪声主动控制变步长NFB-LMS算法

为规避最小均方(Least Mean Square,LMS)算法不能同时提高收敛速度和降低稳态误差的固有缺陷,以及已有变步长LMS算法存在收敛速度慢和稳态误差估计精度差的问题,文中提出了一种基于变步长归一化频域块(Normalized Frequency-domain Block,NFB)LMS算法的汽车车内噪声主动控制方法。为了比较,应用传统的LMS算法、基于反正切函数的变步长LMS算法和变步长NFB-LMS算法分别进行实测汽车车内噪声的主动控制。结果表明,与其他两个算法相比,变步长NFB-LMS算法的收敛速度提高了70%以上,稳态误差减小了90%以上。变步长NFB-LMS算法在处理车内噪声信号时具有很高的效率,为进行汽车车内噪声主动控制提供了一种新方法。

陀螺飞轮的锁相环稳速控制

针对PID与积分分离等控制方法难以控制高稳速陀螺飞轮问题,以一台陀螺飞轮电机为例,依据锁相环基本工作原理与以往给出的3状态锁相环数学模型,建立了基于10状态锁相环飞轮控制系统数学模型,在Matlab平台上搭建了3状态与10状态数字逻辑锁相环飞轮控制系统仿真模型,最后构建了基于10状态锁相环集成芯片UC3633的无刷直流电机控制系统硬件。通过仿真和实验表明:系统可锁定在732.0 r/min,915.5 r/min两个给定转速上,系统速度稳态误差小于0.1%。与理论分析相吻合;10状态数字鉴相器在稳速陀螺飞轮控制系统中的应用优于3状态数字鉴相器。

软件锁相环技术在陀螺用无刷直流电机高精度稳速控制中的应用研究

该文研究了软件锁相环技术在陀螺用无位置传感器无刷直流电机(BLDCM)稳速控制系统中的应用。研究是基于DSP通过软件算法来实现锁相功能。文章阐述了软件锁相环的工作原理、数学模型以及DSP实现方法;分析了软件锁相环的Z域模型;设计的无刷直流电机稳速控制系统用专用芯片M L 4428实现了反电势的检测,换相和功率驱动。用高速的数字信号处理器TM S320LF 2407A作为控制处理器,实现了系统的软件锁相环算法和电机的起停控制、转速给定和转速检测,具有较高的稳速精度。

汽车车内噪声主动控制迭代变步长LMS算法

针对LMS算法无法同时兼顾收敛速度和稳态误差固有缺陷,及已有变步长LMS算法存在易受噪声干扰影响的问题。文中通过建立步长因子与迭代次数之间的非线性函数关系,提出了一种基于迭代变步长LMS算法的汽车车内噪声主动控制方法。通过将基于LMS算法、变步长LMS算法和迭代变步长LMS算法的汽车车内噪声主动控制结果进行对比,结果表明,与LMS算法相比,迭代变步长LMS算法的收敛速度提高37%;与变步长LMS算法相比,迭代变步长LMS算法的收敛速度提高15%,具有更快的算法收敛速度和较小的稳态误差。

高速铁路接触网拉出值和定位器坡度优化研究

高速铁路接触网定位器与受电弓的相对位置关系直接影响弓网运行安全。通过合理设置拉出值和定位器坡度,既能保证弓网受流性能和弓网安全,又能降低受电弓滑板的损耗。通过对直线、曲线区段跨距值、拉出值、定位器坡度、第一吊弦点位置之间的相互关系进行详细研究,为高铁接触网设计优化提供依据。通过研究,在接触网其他主要设计参数一定的情况下,得出针对直线、曲线区段的不同跨距下拉出值的推荐设置,在保证定位器具有合理坡度值的同时,使得受电弓与定位器的匹配关系更加安全可靠,可指导工程设计。