永磁同步直线电机的矢量控制

由于旋转电机加滚珠丝杠的传统机械结构加入了中间传动环节,无法进一步提升使用性能,研究了永磁同步直线电动机矢量控制算法.针对永磁同步直线电动机开展矢量控制算法分析以及验证工作,在矢量控制系统框架下进行了硬件搭建与软件设计,搭建了永磁同步直线电机矢量控制验证平台,测试核心算法,经过试验,设计的软/硬件能够对永磁同步直线电机进行有效控制,有较好的鲁棒性.

基于FPGA的永磁同步电机控制实验平台设计

永磁同步电机因具有功率密度大、控制精度高、输出响应快等优势,在工业生产和日常生活中应用广泛。为充分发挥永磁同步电机的性能,该文研制了基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的电机控制实验平台。平台以Xilinx公司的XC7A75T作为主控芯片,采用磁场定向控制算法实现控制永磁同步电机的位置、速度和转矩,实验平台可在不同工作模式下稳定运行,为学生深入学习和理解永磁同步电机的工作原理提供了软硬件支撑。

Nonlinear Control of Interior PMSM Using Control Lyapunov Functions

In this paper, we introduce a non-linear torque control for an interior permanent-magnet synchronous motor (IPMSM). The nonlinear control is based on a Control Lyapunov Function (CLF) technique. The proposed stabilizing feedback law for the IPMSM drive is a damping control method and is shown to be globally asymptotically stable. The CLF method takes the system nonlinearities into account in the control system design stage. Such nonlinearities are due to the cross coupling between the q and the q currents in addition to the system parameters like the inductances and the flux linkages. The complete IPMSM drive incorporating the proposed CLF has been successfully simulated in a plant model for both motor and inverter. The performance of the proposed drive is investigated in simulation at different operating conditions. It is found that the proposed control technique provides a good torque control performance for the IPMSM drive ensuring the global stability. In later work, we are planning to investigate other phenomena such as magnetic saturation, nonlinear loads, mechanical friction and flexibilities.

双闭环直流调速系统实验教学设计与实现

为加深学生对电气传动控制技术和双闭环直流调速系统的理论知识的理解,培养学生解决复杂工程问题的能力以及团结合作与责任担当意识,根据“成果导向教育”理念,结合“课程思政”,搭建了双闭环直流调速系统的实验平台,制定了教学目标,优化了教学内容,并对主要实验过程及结果加以分析。实验表明,采用比例积分调节器的双闭环直流调速系统提高了系统的静态、动态性能,经过多年的教学实践,获得了良好的实验教学效果。

基于伺服电动机目标位置控制实验平台

针对传统三闭环控制方法无法满足一些高性能位置伺服控制的问题,为提高伺服系统自动化和电气工程及其自动化专业的工程创新教学水平,自主设计和开发可验证、可评价的开放性实验项目。搭建了基于PLC的工艺对象驱动伺服电动机控制平台,采用博图软件对控制器和驱动器进行硬件组态,实现伺服电动机实时转速、转向、制动和定位等功能设置。以圆盘同步设备操作为例设计切纸机操作系统,指导学生完成牵引辊和横切刀的点动、回零、定位和同步功能设置。以项目实施的形式进行实践教学,提高新工科背景下学生解决复杂工程问题的能力。

往复式永磁直线电机实验教学平台

本文研制了往复式永磁直线电机实验教学平台。相较于传统直线电机实验教学平台,该实验教学平台通用性和灵活性强,可实现永磁直线电机的多种实验研究,同时具有较高的实验精度。基于该实验教学平台,开展了永磁直线电机的定位、定位力、静态推力以及开环和闭环实验研究。该实验教学平台的研制和应用,丰富了电机类课程的教学内容,为学生提供了良好的实践环境。

电机控制系统综合实验平台的设计

为提高自动化学科相关专业实验课程的综合性,设计了电机控制系统综合实验平台。该平台基于DSP微处理器实现控制器的开发,图形化人机界面便于学生进行参数配置以及系统状态变量的监测。基于该综合实验平台,学生不仅能够完成电机控制的基本验证实验,还能进行转速信号处理,实现转矩、转速模式实验及其他控制算法等综合设计实验。培养了学生的动手能力与创新能力。

基于PLC和触摸屏的便携式电机控制实验台

为提升学生理论联系实际的能力,研制了一套基于PLC和触摸屏的便携式电机控制实验台,通过AD转换模块、控制按钮、指示灯和各类驱动模块等元器件对步进电机进行调速、寸动、点动和回零等控制,对直流电机进行启动、调速、测速等控制,直流电机的转动圈数通过指示灯变换指示。此外,可以通过触摸屏实现相同功能的控制和显示。该实验台的结构简单,便于携带,既可作为教师授课的演示教具,也可作为学生的实验平台,可有效地提升课程和实验的教学效果。

电液比例泵控马达系统动态特性分析

建立了电液比例泵控马达系统数学模型,包括电液比例伺服机构,泵控马达机构和传感器。电液比例伺服机构主要由PWM放大器、电液比例控制阀和阀控液压缸组成,泵控马达机构主要由斜盘式轴向柱塞变量泵和定量马达组成。对该闭式系统运用Matlab/Simulink进行仿真分析,并进行试验验证。仿真分析和试验验证都表明:排量比主要由电压信号控制,马达转速主要由泵转速和电压信号共同控制。正常工作时,外负载对系统几乎没有影响;当系统所受外负载力过大时,导致系统在恶劣工况下运行。

“电机控制技术与应用”实验教学实践研究——以逻辑无环流直流调速系统为例

作为自动化方向专业课,"电机控制技术与应用"是理论性、综合性、抽象性较强,理解难度较大的一门课程,实验环节的开展有助于学生更好地了解相关电机控制技术。在课程实验教学方面提出实验台和仿真系统相结合的模式,可互补实验台或仿真系统单一模式的不足。以逻辑无环流直流调速系统为例,通过实验台系统搭建、调试及运行,可直观反映调速系统的静特性;利用Matlab中的Simulink工具箱和Powerlib模型库进行系统各模块的设计及封装并完成系统建模,在参数设置及动态特性观测方面更容易操作和实现。通过具体教学的实施,实验台和仿真系统相结合实验模式取得了较好的实践效果。

TM S320LF2407A DSP实验装置

针对目前DSP用于控制的实验装置较少且实验效果较差的情况,研制了基于TMS320LF2407A的实验装置。该实验装置的硬件包括TMS320LF2407A、板上外设和电机驱动电路等。软件包括基本的数字信号处理算法、外围器件的控制算法、直流电机和无刷直流电机控制算法。实验结果表明,该装置的可操作性强,演示效果明显。

一种基于脉冲控制器控制的步进电机实验教学电路的设计

脉冲控制器控制的步进电机实验教学电路主要由电源模块、脉冲控制器、步进电机驱动器、两相混合式步进电机组成。脉冲控制器根据编写的程序产生脉冲信号,控制步进电机的运动来达到准确定位。脉冲控制器的程序编写简单易学,可提供安装、调试电路并进行步进电机以不同的速度前进、后退、停止等定位控制实验,满足理实一体化的教学要求,教学效果显著。

机械专业直流伺服电机控制系统实验平台设计与开发

针对学生难以理解直流伺服电机控制系统的工作原理,开发了一种直流伺服电机控制系统,该系统主要包括直流电机的改造和控制系统开发两部分,学生通过将普通直流电机改造为直流伺服电机,可以提高测绘、计算机辅助设计、数控加工以及装配等能力;通过在控制系统软件界面中修改不同的PID参数,可以实时观察直流伺服电机的运行效果。该系统能够加深学生对直流伺服电机控制参数的认识和理解,可以激发学生的积极性,有效地提高了学生机电结合的动手与工程应用能力。!

基于STM32的电机控制实验平台设计与实现

电机控制实验的重点主要集中在直流电机、步进电机的速度控制和位置控制实验、舵机的角度控制实验和交流电机的变频调速实验。设计了一款应用于电机控制实验的多种电机控制实验平台,采用STM32F103RCT6为核心处理器,通过配置内部定时器输出PWM波形驱动多种电机驱动器驱动不同种类电机,对执行效果的检测采用编码器或角度传感器反馈给处理器,形成闭环控制;整个控制过程中的转速和位置信息可通过平台的数码管及OLED显示。平台具有较强的灵活性和较高的可靠性。应用于单片机综合设计类实验中,改善了实验条件,激发了学生实验兴趣。

一种典型自动控制原理实验教学设备研究

自动控制原理实验的模拟电路实验箱缺少典型的被控对象,在很大程度上限制了学生对自动控制原理的理解和应用。根据自动控制原理实验的特点,提出了采用小车、转盘作为被控对象,以直流伺服电动机作为执行机构的新的实验系统。实践表明,该系统不仅可以完成自动控制原理实验的验证性、设计性、综合性实验,而且学生可以此为基础,开发各种不同用途的控制系统,提高了实践应用能力。

基于LabVIEW和Proteus的直流电机控制实验仿真系统设计

为了简化单片机控制直流电机软件设计教学中搭建硬件平台的过程,采用LabVIEW编写上位机底层控制程序和控制界面,以Proteus为平台搭建下位机直流电机的控制电路仿真系统,结合Keil软件实现了直流电机控制实验的联合仿真.该仿真系统为系统设计、课程开发提供了有益的参考.

基于PXI的永磁同步电机RCP教学实验平台设计

设计了一种基于PXI的永磁同步电机快速控制原型教学实验平台,阐述了实验平台的整体硬件结构和软件应用进。采用Matlab/Simulink实现永磁同步电机控制算法自动代码快速生成,快速验证算法的可行性。采用LabVIEW图形化编程实现对FPGA板卡资源分配,再通过Veristand实现控制算法与硬件资源对接,并且快速实现上位机的设计。利用上位机监控系统控制永磁同步电机运行状况,实现永磁同步电机瞬时波形实时观测。该平台功能完善、安全可靠、操作简单,可完成永磁同步电机先进控制算法快速验证。

自动化专业核心课柔性实验平台设计与实现

该文引入柔性化设计思想,研制了核心课实验教学平台,从电机多种变负载设计、Matlab工具引入、面包板环境构建,到外部接口设计、学生电机驱动器制作,使平台具备了灵活的实验更新能力、开放的外部拓展能力及丰富的控制算法资源.从学生反馈信息来看,加大"做和练"实验内容后,使问题式教学得到充分落实.该平台深受学生好评,并获2018全国高校教师自制设备创新大赛三等奖.

Matlab仿真在双闭环直流调速实验教学中的应用

电力拖动运动控制系统是自动化专业的核心课程之一。高性能的直流调速系统多采用双闭环串级控制的结构:外环为转速反馈,实现转速调节;内环为电流反馈,加快瞬态过程。由于原理的复杂性,历来是教学的难点。Matlab是一种强大的仿真工具,已广泛应用于高校教学活动。以双闭环直流调速为例,将Matlab仿真技术引入运动控制实验教学。利用Sim Power System模块搭建系统模型;通过仿真,对比分析系统在突加给定和突增负载时的动态响应特性;验证了双闭环结构相对于开环、单闭环系统的优势。与传统实物实验相结合,更有利于学生加深对相应知识点的理解和掌握。

可重构型电力电子实验平台研制与应用

传统的“电力电子技术”和“电机控制”课程的实验平台功能单一,灵活性和可操作性较差,实验内容单调,拓展性和互动性较差,不利于培养学生的创造力和自主学习能力。以模块化、轻量化、可复用性为指导思想,设计了一种可灵活构建多种电力电子拓扑结构的模块化实验教学平台,并结合代码生成技术,实现了系统软件和硬件的灵活配置和可延展性,拓宽了实验范围,提高了学生解决复杂工程问题的能力。