深海载人潜水器直流无刷电机驱动控制研究

为提高深海载人潜水器电机工作效率和故障诊断能力,并降低系统工作噪声,对直流无刷电机的高效低噪驱动控制技术进行研究。采用具有智能相位控制功能的三相全波正弦波控制芯片TB6605结合智能功率模块(IPM)设计直流无刷电机驱动器。采用单片机对系统的电压、电流、温度、转速、位置信息进行检测,为控制系统提供必要的信息反馈,对应用直流无刷电机的系统状态起到实时信息监测的功能。实验结果表明,研制的直流无刷电机驱动器在电机全转速范围内具有较高的工作效率,额定工况点效率高达90%以上,且在全转速范围内,提高了电机运转的平稳度,降低了系统噪声。研究成果对提高深海载人潜水器电机的工作效率和故障诊断能力,并降低系统工作噪声具有很好的支撑作用。

小翼羽掠角对机翼增升效果的影响

鸟类会通过抬起其翅膀前缘3至4根长度较短的羽毛(小翼羽)来抑制失速和增加升力,并根据不同飞行状态改变小翼羽与翅膀之间的掠角。为应对大迎角下的机翼失速问题,本文结合风洞测力和粒子图像测速实验研究了小翼羽掠角对机翼增升效果的影响。风洞测力实验结果表明,相比于无前掠的小翼羽,适当前掠的小翼羽对机翼的增升效果更好且不会增加机翼阻力。平面粒子图像测速和体视粒子图像测速实验表明,适当的前掠角能够增强小翼羽产生的前缘涡的强度,并扩大前缘涡增升的有效机翼迎角范围,最终导致适当前掠的小翼羽对机翼的增升效果更好。

两相混合式步进电机高性能闭环驱动系统设计

在研究传统步进电机开环细分驱动与控制算法的基础上,提出了一种带编码器步进电机超前角控制的“位置+电流”闭环驱动方案。传统开环细分驱动方案给定的电流相位角与转子位置无关,而此闭环驱动方案使用编码器检测转子实际位置,并计算位置误差、速度误差信息以实时调整电流细分给定的电流相位角,从而更好地改善步进电机在不同转速下的工作性能。采用TI公司高性能处理器TMS320F28069作为主控单元,IR2104S、IRF540作为功率驱动电路,搭建步进电机位置闭环实验平台,并对不同转速的电流以及位置精度进行测试。实验结果表明,该闭环驱动方案可以很好地改善步进电机低速抖动与高速失步的问题,在60~1200 rpm转速范围可以很好地工作,位置精度控制在10个脉冲内,达到了传统伺服电机的水平,具有较好的市场应用价值。

混合永磁记忆电机全速域分段调速方法

针对钻机顶驱永磁电动机电能消耗大、退磁风险高、高效率调速范围窄等问题,提出以混合永磁记忆电机(HPM-MM)为核心的新型直驱式变频顶驱系统.根据HPM-MM不同磁化状态下永磁磁链与转速的对应关系,结合永磁体在线写极与超前角弱磁协调控制,使HPM-MM在具备永磁同步电机的优良特性外,还可以实现大范围平滑调速控制.通过计算转折速度划分运行区域,将运行区域分为恒转矩低速区和恒功率高速区.低速区使电机处于正向饱和充磁状态获得最大输出转矩.高速区包括弱磁Ⅰ区和弱磁Ⅱ区,弱磁Ⅰ区通过电机低矫顽力磁钢分段调磁实现高效调速;弱磁Ⅱ区采用超前角弱磁控制,通过重新分配定子电流进一步拓宽电机调速范围.该方法有效结合了HPM-MM本体的在线调磁与驱动协调控制能力,仿真分析验证了理论结果的有效性与可行性.

电动汽车用轮式永磁电机驱动系统的研究

本文介绍一种用于电动汽车的轮式永磁无刷直流电机驱动系统,讨论了以高力能指标、高效率和良好控制特性为目的,所采用的电机电势。

滚转导弹过载驾驶仪控制耦合解耦算法研究

舵机动力学滞后引起的控制耦合严重限制了过载驾驶仪在滚转导弹上的应用。建立滚转导弹驾驶仪模型,推导了等效舵机动力学传递函数矩阵,对比研究了基于最优舵面超前角度补偿和输出反馈动态的解耦控制方法,进行了仿真验证。仿真结果表明:随着转速与舵控系统频带比值的提高,控制耦合增加;基于最优舵面超前角度补偿的解耦方法实现简单,适用于工程应用,然而当转速与舵机频带的比值、输入指令频率与舵机频带的比值增加时,解耦效果变差,舵机控制效率降低;基于输出反馈动态解耦方法能够实现完全解耦,且受转速测量精度的影响较小,但该方法要求对舵机的传递函数精确已知,且补偿器的复杂性与舵机阶数密切相关,工程应用存在一定的难度。

一种改进型超前角弱磁控制算法

针对表贴式永磁同步电机弱磁控制中随负载增大易产生的速度响应动态过程电流震荡,速度稳态误差和稳态时速度波动变大的问题,本文在分析传统超前角弱磁控制算法原理的基础上,将动态和稳态性能变差的原因分别归结于SVPWM逆变器电压输出能力不足和弱磁阶段的电压闭环控制,提出一种改进型超前角弱磁控制算法。此方法采用一种运算量小的SVPWM过调制算法,同时使用q轴电流误差闭环代替电压闭环的弱磁控制策略。实验结果表明,改进型超前角弱磁控制算法可以有效地减小动态过程的电流震荡,避免加载时的稳态速度下降,且稳态速度波动小,从而提高了表贴式永磁同步电机弱磁阶段的带载能力。

两相混合式步进电动机闭环控制的研究

提出了一种利用步进电机磁阻变化实现转子位置检测的新方法 ,在此基础上设计了两相混合式步进电动机微机闭环控制系统 ,通过调节超前角实现了对电机转速的控制 ,实验证明了这种闭环控制方法的可行性。

大前置角下比例导引律的剩余时间估计算法

针对现有剩余时间估计方法在导弹前置角较大时精度不高的问题,采用分段求解的方法,推导了一种大前置角情况下比例导引律的剩余时间估计算法.首先,对比例导引的闭环运动方程进行变形,得到弹目距离和飞行时间关于前置角的一阶非线性微分方程.然后对前置角的变化区间适当分段,在每段区间内保证前置角的增量为小角度,从而利用一阶泰勒展开求解每段区间内的微分方程.最后,通过分段迭代求解,推导大前置角下的剩余时间估计.仿真结果表明,在典型背景下,该算法能够将大前置角下剩余时间的估计精度由1.2 s提高到0.1 s.

一种新的光伏发电跟踪控制方法研究

由于传统的光伏发电跟踪控制方法具有电机启动停止频繁、太阳辐射利用率低、系统功耗大等缺点,为此提出了一种超前滞后跟踪控制方法。该方法在每次调节过程中,使电池板法线与太阳入射光线的位置关系为超前、重合、滞后。通过仿真实验证明,在相同的跟踪时间间隔内,相比传统的跟踪控制方法,该方法能够使太阳与电池板位置的最大偏差角减小一半,因此提高了太阳辐射能量的利用。

电动汽车用永磁同步电机的超前角弱磁控制

针对电动汽车用内置式永磁同步电机系统,采用超前角弱磁控制的方法来控制永磁同步电机。首先给出了永磁同步电机的数学模型,然后阐述了超前角弱磁原理,并详细给出了基于矢量控制的超前角弱磁控制方案。最后仿真和实验结果表明,转速稳定上升,运行平稳,弱磁算法有效。

纯电动汽车用内置式PMSM的MTPA-FW控制算法对比研究

以一台25 kW电动汽车用内置式永磁同步电机作为被控对象,分别使用梯度下降法、电流超前角β法对比分析,实现了弱磁控制。在整个控制系统中,2种算法均使用了电流、转速和电压三闭环反馈控制,以定子相电压Us对变频器直流侧母线电压Udc的利用率为基础,采集电流调节器ACR输出的交/直轴电压U_(dq),与定子相电压最大值Usmax相比较组成反馈电压控制环,经积分调节器,最终得到修正后的交/直轴电流。与反馈的交/直轴电流比较后的差值,作为电流调节器ACR的输入。在t=0.2 s时刻,负载转矩由80 Nm阶跃到20 Nm,转速由额定转速3000 r/min阶跃到最高转速12000 r/min,由转速曲线可以看出,采用2种不同弱磁调速算法,均可以实现具备4倍弱磁调速能力。仿真证明了弱磁控制算法的合理性,实现了电磁转矩与转速的快速跟踪,以及较小的电流与转矩纹波,并初步搭建了动力系统平台,为后续试验提供理论依据。

抑制直流送端过电压的进相水电机组功角稳定分析

我国西北地区的水电与新能源打捆经电网换相高压直流(line-commutated converter HVDC,LCC-HVDC)输电系统送出,直流发生单极闭锁故障时送端系统将承受严重的过电压冲击。送端水电机组具有进相运行能力,可进一步发掘其动态无功容量用于抑制系统过电压,但水电机组进相协调的相关研究几近空白。此外,进相协调控制下水电机组的功角稳定特性尚不明确,亟需开展研究。为此,首先针对送端系统不同程度的过电压工况,提出水电机组进相协调策略,包括水电与直流换流站协调、水电机组间协调两部分;其次,基于电磁功率解析表达式和等面积准则(equal area criterion,EAC),研究直流单极闭锁前后水电机组的功角稳定特性;然后,以保障系统功角稳定为目标,分析直流单极闭锁前后水电机组最大进相深度的变化规律,并由此提出与进相协调策略相适配的低励限制曲线改进方法;最后,基于西北地区某实际风光水送端系统的PSCAD/EMTDC模型进行验证,结果表明:提出的水电机组进相协调策略及低励限制曲线改进方法,在保障功角稳定的前提下,进一步提高了送端系统抑制过电压能力,对实际工程具有一定指导意义。

表贴式永磁同步电机的超前角弱磁控制

以表贴式永磁同步电机(SPMSM)矢量控制为基础,研究并实现了超前角弱磁控制,扩大了调速范围。在此基础上,采用一阶限幅低通滤波器对传统弱磁超前角进行滤波,消除弱磁后电机抖振现象。将定子电压相量值作为输入量,经计算、滤波后,将d、q轴偏移角度作为输出量反馈到电流环,从而实现弱磁扩速。仿真和实验证明,超前角弱磁控制能够扩大电机的调速范围,运行平稳,达到了扩速目的。

永磁同步电动机移相弱磁控制的仿真分析

给出了具有正弦波磁场的永磁同步电动机的数学模型。通过对绕组电流的续流情况分析,推导出了在移相弱磁控制方式下相绕组的端电压波形,然后对电机相电流和输出转矩进行了仿真计算。仿真结果与实测结果接近,证明所给出的分析方法是正确的。

一种改进型PMSM弱磁控制策略的研究

PMSM是一个非线性、强耦合的多变量系统,控制系统易受到外界扰动或电机内部参数发生变化的影响。在分析传统PI控制器弱磁方案的基础上,将模糊智能控制理论和简化的SVPWM过调制算法引入到永磁同步电机弱磁控制系统中,实现了逆变器全范围电压的输出,提高了系统的稳定性和抗干扰能力。针对传统的直接把负向直轴电流叠加到直轴上的弱磁控制策略引起的交轴电流变化滞后于直轴电流变化的缺点,提出采用电流超前角的弱磁控制方式来保持直轴电流和交轴电流同时变化,保持电流轨迹平整。最后,通过仿真分析和实验分析验证了系统算法的有效性。

基于模糊滑模切换控制的PMSMS弱磁调速控制策略

针对表贴式永磁同步电主轴(PMSMS)弱磁控制方案中,主轴系统调速性能欠佳的问题,提出一种基于模糊滑模切换控制(FSMSC)的超前角弱磁调速策略。在转速误差大于设定阈值时,使用模糊控制器实现主轴转速快速趋近给定值,利用模糊控制的特点对控制器进行实时的参数调整,使系统具有更强的鲁棒性;在转速误差小于设定阈值时,使用趋近律滑模控制器提高系统抗干扰能力,减小加工过程中因负载突变造成的加工误差,进一步增强系统鲁棒性。实验结果表明,基于FSMSC的超前角弱磁调速策略能有效抑制定子电流震荡以及电磁转矩脉动,并且控制器对抖动因子参数敏感性低,参数调节便捷,在实际加工中具有重要意义。

基于速度预测的导引律剩余时间估计

将分段线性逼近与迭代求解的思想扩展到对导弹的时变速度进行分段预测,给出了适用于反舰导弹速度时变情况的大前置角下比例导引律和偏置比例导引律的剩余时间估计算法。该算法在现有分段迭代算法的基础上,依据闭环形式的反舰导弹速度微分方程,分转弯平飞段和近似直线飞行段2种情况,对导弹未来速度的大小进行分段迭代预测并对剩余时间估计进行修正。算法中还给出了偏置比例导引律作用下近似直线飞行段剩余飞行航程的估计公式。仿真结果验证了本文算法的有效性。

基于P89LPC920FDH的温湿度控制器

设计了一种温湿度控制器,该控制器采用P89LPC920FDH单片机为核心。P89LPC920FDH微控制器内部集成有比较器、看门狗定时器、复位电路等功能模块。主控电路板采用微控制器内部的比较器来检测交流市电的过零点,用内部定时器延迟一段时间后向可控硅发触发脉冲来控制交流电的导通角,从而控制加热功率电路等工作达到控制环境温湿度的目的。

无定向导线在黄河堤防工程地质勘察测量中的应用

介绍了无定向导线在黄河堤防工程地质勘察测量中的应用 .该方法利用全站仪测出无定向导线各点数据 ,并进行方位角及各点坐标值的改正和精度分析 ,取得了满意的结果 ,解决了控制点少 。