基于随机梯度下降的永磁同步电机弱磁扩速控制

为提高永磁同步电机的额定转速,并解决电机在弱磁区域输出电压方向递减信息存在的大纯滞后问题,文章提出一种随机基于梯度下降的永磁同步电机弱磁扩速控制方法。首先,分析永磁同步电机稳态运行原理,并建立永磁同步电机数学模型,采用静止三相/两相方法进行坐标变换;然后,在此基础上提出一种提高电机在额定转速、克服输出电压方向信息大纯滞后的方法;最后,与最大转矩/电流控制方法进行对比,通过MATLAB/Simulink进行仿真实验测试算法的性能。实验结果表明,该控制方法可以提高电机的额定转速,有利于克服电机在弱磁区域输出电压方向递减信息大纯滞后所导致的控制精度低等问题。

大型永磁电机制造关键工艺研究

随着永磁材料、技术的不断发展,现代永磁电机的能力越来越强。为了提升大型永磁电机制造的技术水平,分别从定子、转子和总装配的角度,分析了大型永磁电机制造的关键工艺。尝试进行生产工艺的优化和研究,为提升大型永磁电机的性能和可靠性打下良好的基础。

低速大转矩永磁同步电机矢量控制研究

低速大转矩永磁同步电机调速系统在负载频变时存在动态响应慢的问题,本文分析了永磁同步电机数学模型、无传感器控制和自抗扰控制原理后,提出了一种基于滑模观测的自抗扰控制方法,并将其应用于矢量控制中,以提高永磁同步电机的运行性能。与传统滑模观测器相比,该方法的观测器是采用饱和函数sat作为开关函数,并引入锁相环得到转子位置估计值的方法,来减小估计误差。此外,再对滑模观测器的输出值进行动态跟踪与实时补偿来设计出适用于永磁电机的自我补偿型自抗扰控制器,并将该方法应用到永磁同步电机矢量控制系统中。仿真结果表明:采用自抗扰控制器的矢量控制系统具有更好的抗扰动能力和跟踪精度,电机满载启动时无超调,负载转矩突然变化时,系统能快速响应。

大中型永磁同步电动机定、转子合装工艺研究

针对大中型永磁电机的定、转子装配工艺,介绍了常用的两种合装方法及其优缺点,分析了装配过程中的技术难点,并针对技术难点设计了一套兼具实用性和简易性的定、转子合装方案,通过实际使用证明该方案具备可行性。

大型望远镜交流伺服控制系统综述

本文主要介绍了当前国际上地基大口径望远镜交流伺服控制系统的发展现状,详细论述了望远镜驱动方式的选择、交流永磁同步力矩电机的应用情况、控制系统的硬件组成以及伺服系统的控制策略。讨论了大型望远镜交流伺服控制系统设计的难点及未来发展趋势,为大型望远镜交流伺服控制系统的设计提供一定的参考。

大惯量随动系统解析模型预测控制

为了提高时变负载大惯量随动系统的响应速度以及控制精度,将解析模型预测控制运用到负载系统的控制策略中.建立了大惯量随动系统负载的动力学模型,并考虑系统性能指标、能量输入功率和制动功率等约束条件,通过双无迹卡尔曼观测器对负载惯量扰动进行实时观测,实现了大惯量随动系统的解析模型预测控制.仿真试验结果表明,包含了约束条件的解析模型预测控制,减小了大惯量随动系统的响应时间,提高了控制精度,达到了预期的控制效果.

基于分段弧形永磁同步电机的4m望远镜控制系统

为了满足4 m望远镜控制系统的驱动能力和跟踪精度要求,本文介绍了基于分段弧形永磁同步电机的望远镜伺服控制系统设计方法。首先,介绍了基于分段弧形永磁同步电机的控制系统组成;其次,给出了望远镜伺服系统的控制模型辨识方法;然后,为了实现望远镜大角度调转和小角度阶跃过程中,系统位置响应快速、无超调,设计了基于系统最大速度和加速度信息的位置指令整形算法;最后,介绍了望远镜控制系统的位置和速度控制策略,并进行了望远镜的跟踪控制实验。实验结果显示,当望远镜进行10°的大位置调转和0.2°的小位置阶跃时,伺服系统能够快速、无振荡地到达指定位置;望远镜在10 (°)/s速度和3 (°)/s^2加速度条件下的正弦引导误差最大值为2.636″,稳态误差RMS值为0.673″。实验结果表明,所设计的基于分段弧形永磁同步电机的伺服控制系统能够满足4 m望远镜驱动和跟踪精度的要求,为下一代大口径望远镜控制系统的设计提供了参考。

大惯量随动系统双卡尔曼滤波预测制动控制

针对大惯量随动系统控制制动时间长、动态性能差的问题,与实际运用背景相结合,提出了对控制量进行预测,实现大惯量随动系统的预测制动控制。首先对随动跟踪对象,空中机动目标进行建模,运用双卡尔曼滤波对空中机动目标运行状态和参数进行估计和预测,根据预测结果,提前控制改进的永磁同步电机制动单元,从而实现预测制动控制。试验结果表明,双卡尔曼滤波预测制动在大惯量随动系统制动控制时,对控制量的估计较为有效,动态性能和随动控制精确度有所提升,达到了预期的控制效果。

大型直驱风电机组快速响应控制策略

提出基于电压前馈解耦电流矢量控制策略,设计转动惯量在线辨识及负载转矩实时观测器,并将实时观测的负载转矩补偿于电流控制环,既消除耦合项的影响、减小电流跟踪误差,又加快了转速控制响应速度、进一步提高转速控制精度。以2 MW永磁直驱风电机组作为研究对象,采用MATLAB/Simulink对所提控制策略与PI电流反馈解耦控制进行仿真对比,并对转动惯量在线辨识及负载转矩实时观测进行了仿真验证。验证证明了所提策略的正确性、可行性和有效性。

一种高性能永磁同步伺服电动机绕组串并联换接方法及其仿真研究

为了扩展永磁同步伺服电动机运行速度的范围,提出了一种绕组串并联换接方法,详细介绍了该方法的实现,并对该方法进行了静动态仿真。仿真结果表明,绕组串并联换接可以在兼顾电动机低速与高速性能的前提下,大幅度扩展了永磁同步伺服电动机的运行速度范围,较好地解决了同一台电动机既要求低速大转矩,又要求高速大功率这一矛盾。

大口径天文望远镜控制系统的变结构DTC算法

将变结构控制策略引入大口径天文望远镜永磁同步电动机直接转矩控制中,这种新型控制策略能极大地减小传统直接转矩控制中存在的电流、磁链和转矩脉动,有效地抑制高频噪声,实现逆变器开关频率恒定,同时仍保持传统直接转矩控制系统的快速性、稳定性、对负载扰动和系统参数变化的鲁棒性等,提高了电磁转矩的动态性能和稳态性能,仿真结果验证了这种控制方法的有效性。

标量控制大惯性永磁同步电机的重起控制研究

传统的永磁同步电机飞车重起控制方案存在对电机参数鲁棒性低和转子位置估计误差较大的缺点。针对该问题,提出了一种标量控制大惯性永磁同步电机的通用重起控制策略。首先,对传统的永磁同步电机重起算法进行了分析,并量化计算了电机电感参数变化和电流传感器误差导致的转速和转子位置估计误差,然后设计了使用由3个零序电压脉冲构成的序列对电机转速和转子位置估计的新型算法。和传统方法相比,新方案提高了对电机参数的鲁棒性,同时由于不使用估计的转速计算转子位置角,避免了误差放大,还可以有效地限制零序电压脉冲的占空比来避免电流过大保护。最后搭建了永磁同步电机驱动试验平台进行了试验研究,试验结果验证了新型控制策略的有效性。

基于摩擦模型的反演滑模控制在大型望远镜上的应用

根据永磁同步电机驱动的大型望远镜转台对指向精度与低速跟踪精度的要求,设计了基于摩擦模型的反演滑模控制器。建立了基于摩擦模型与外部扰动的系统模型;然后,按照反演设计方法,设计了离控制输入最远的子系统,在设计过程中加入滑模控制,从而减小非线性摩擦因素与外部风载等对指向精度与跟踪精度的影响。通过理论仿真和实验研究验证了该方法的有效性。结果显示:所设计的反演滑模控制器具有较好的动态响应,对扰动等不确定性因素具有较强的鲁棒性,当位置阶跃指令为4.6″时,稳态误差为0.048 51″,比传统的PI控制算法减小21.4%;当输入斜率为5(″)/s的位置斜坡指令时,稳态跟踪误差为0.031 26″,比传统的PI控制算法减小30.1%。结果表明提出的方法能够提高望远镜控制系统的指向精度和低速跟踪精度。

电力推进中的永磁同步电动机及其控制

综合介绍了当前应用和研究的较多的舰船用永磁同步电动机的结构,及其矢量控制、直接转矩控制方式的现状,并对比研究了它们各自的优缺点,指出永磁同步电动机及其直接转矩控制系统将是交流电力推进的主流和发展方向。

水泥磨机用超低速大转矩永磁电机转矩特性分析

针对水泥磨机用超低速大转矩兆瓦级永磁电机起动困难、转子内部空间利用率低的缺点,提出内外双定子结构,该结构可充分利用电机转子的内部空间,改善电机起动性能的同时使电机具有更高的转矩密度。设计了一台额定功率2500 kW、额定转速16 r/min的水泥磨机超低速大转矩直驱永磁电机,通过仿真验证双定子电机对水泥磨机用超低速大转矩永磁电机的起动性能和转矩密度的提升效果。

永磁直驱电机在带式输送机上的应用研究

针对传统带式输送机传动装置由多种设备组成造成的满载启动困难、驱动效率较低、设备运转过程中出现故障率高、运转时噪音大、且后期人工对机器维护频繁且维修费用高昂等问题,引进了永磁直驱电机对井下带式输送机传动装置的改造。永磁直驱电机取代传统的机械驱动装置,其直接驱动传动滚筒带动胶带机运转,使传动系统结构中无齿轮,减少了设备之间机械传动效率的消耗,效率得到了很大的提高、运转过程中噪音降低了很多,安装十分方便,而且无需工人进行日常维护、检修,从而节约了大量的人力物力成本。永磁直驱电机的成功研发,为带式输送机的发展开拓了新的篇章。

低速大转矩永磁游标电机在发酵罐中的应用

采用秸秆生产丁醇时,为了达到高效率发酵,需要使发酵液中菌体分布均匀,所加物料需要及时搅拌。工业化生产丁醇的发酵罐尺寸较大,搅拌过程对驱动电机的输出转矩要求较高,因此高效率、小体积、低速大转矩的秸秆发酵搅拌电机对工业化发酵生产丁醇意义重大。设计了一种定转子永磁游标电机用于发酵液搅拌,并对电机的槽极数、电磁性能进行了具体的研究。制造样机并采用滞环控制实现了对液态发酵对象的快速响应,且实现了低能耗、高效率的发酵过程。

大范围变载直驱系统的速度滑模控制与扰动补偿研究

针对数控机床中大范围变载永磁同步直线电机直驱系统采用速度滑模控制策略时,出现滑模控制器中切换系数对系统的抗扰性和抖振相矛盾的问题,设计了一种带滑模负载观测器前馈补偿的新型速度滑模控制策略。该策略采用速度观测误差做闭环滑模扰动观测器,并将扰动观测值前馈补偿到速度环控制器的输出端,从而可以使速度滑模控制中切换系数较小的情况下有较强的抗扰性,同时达到削弱速度抖振的目的。仿真结果表明,所提出的策略在保证系统稳定的同时,提高了负载扰动时电磁推力的跟踪相应性能,削弱了系统抖振,因此该策略适用于机床大范围变载直驱系统的应用。

基于直驱系统的分域滑模控制研究

针对机床直驱系统中的滑模控制在大范围变载的情况下出现的稳定性和快速性的矛盾以及传统滑模控制的抖振问题,设计了一种分域滑模控制方法。该方法利用负载大小作为分域控制的依据,对滑模面积分系数进行调整,以解决系统的超调和调节时间的矛盾;采用平滑函数取代符号函数,以削弱抖振。分析了永磁直线同步电机的工作原理及数学模型,给出了控制的设计过程,证明了系统的鲁棒性。仿真结果证明了控制系统的有效性和优越性。