基于动态理论模型的电液伺服加载前馈补偿复合控制系统

针对一般电液伺服系统存在的非预期负载扰动和非线性干扰等问题,为了提高系统的自适应能力和动态响应的品质,减小系统跟踪和输出响应的误差,提出了一种基于动态理论模型的电液伺服加载前馈补偿复合控制方法。首先,阐释了电液伺服试验台的结构组成及其数学模型,分析了系统力矩控制和位置控制的结构关系;然后,论证了自适应前馈补偿复合控制的伺服原理,阐述了以调速理论模型和实际模型的误差函数作为调速依据的前馈补偿和复合控制的原理和方法;最后,进行了系统仿真,同时为了验证基于动态理论模型的自适应前馈补偿复合控制策略的合理性和有效性,对伺服系统进行了加载试验。研究结果表明:采用该复合控制策略可以精确算出对伺服马达进行转速补偿的基准值和调整参数,系统动态响应速度比采用传统闭环控制算法提高了8%以上;系统控制器自适应能力和抗扰动性能也明显优于采用传统PI闭环控制及模糊PI闭环控制算法的系统;通过对比分析0.2 Hz和0.5 Hz的正弦响应曲线可知,该系统的位置跟踪曲线性能最优,控制精度最高,实际输出值的误差也最小。

基于变增益NDOB的异步电机分段积分滑模控制

为改进异步电机的动态性和鲁棒性,设计了一种新型的滑模控制方法。首先,滑模面引入平滑的分段饱和函数,改进传统的积分滑模控制,在传统积分滑模控制的跟踪精度下,获得更好的暂态性能;其次,采用了一种超扭曲类算法的新型趋近律,削弱了系统的抖振,提高系统的稳态性能;最后,设计变增益非线性扰动观测器,可消除初始时刻观测器峰值,准确估计因模型不确定性、负载扰动等集总扰动。通过与传统积分滑模控制器对比,实验结果证明该方法具有更好的快速性与稳定性。

龙门双驱系统转速跟踪同步耦合控制

针对龙门双驱系统的转速同步精度问题,提出一种转速跟踪同步耦合控制方法。为实现对外界负载的准确跟踪,构建基于Sigmoid函数的滑模负载观测器;设计结合积分滑模的双电机均值同步差控制器,结合跟踪误差反步控制器,制定转速同步误差与跟踪误差耦合控制策略,完成了两种负载情况下的仿真测试。仿真结果表明:相比PID控制,耦合控制策略的同步误差降低52.4%,响应时间降低75%;相比单一反步控制,耦合控制策略的同步误差降低39.1%,响应时间降低17%。

基于转鼓转速传感的中低速新能源汽车联合制动系统控制方法

中低速新能源汽车是常见的交通工具,但是其制动控制存在响应时间长、控制效果差的问题,设计一种基于转鼓转速传感的中低速新能源汽车联合制动系统控制方法。首先,构建基于转鼓转速传感的中低速新能源汽车动力学方程,采集传感信息,然后,考虑开环控制容易导致控制系统的稳定性和鲁棒性差的问题,基于转鼓转速传感的联合制动系统传递函数推导出开环、闭环双传递函数,最后,根据系统传递函数,设计PID控制器的参数,通过PID控制器输出电-液联合制动控制信号,实现汽车联合制动系统控制。实验结果表明:所提方法的速度-位移曲线与现实速度-位移曲线基本一致,加速误差在-0.5 m/s2~0.5 m/s2范围内,平均制动控制响应时间为0.075 s,具有良好的制动控制能力。

矢量控制变频器在高炉探尺传动系统中的应用研究

介绍了炼铁冶金高炉探尺传动系统变频改造,在探尺传统控制工艺基础上利用6SE70变频器的自由功能块,构建了基于双稳速控制模型的转矩控制方式,以此进行变频调速,并简要介绍了变频器其他参数的设置。

一种加加速度连续平滑的新型柔性加减速控制算法

针对数控机床加工微小线段时因加加速度突变而导致精度和效率下降等问题,提出一种新型柔性加减速控制算法。该算法基于正弦函数构建了加加速度连续平滑的运动控制曲线,并通过分析数控机床加工线段的长度和初末速度,实现新型柔性加减速算法的速度规划。仿真与实验测试结果表明:与传统S形算法相比,该算法能有效地降低因加加速度突变引起的振动,提高数控加工过程中的平稳性与效率。

核电厂应急柴油发电机组调速系统故障分析

核电厂应急柴油发电机组调速系统作为安全级应急电源的频率控制系统的核心部分,对柴油发电机组的转速、功率等参数进行控制,确保其稳定运行和相应安全功能的执行至关重要。本文以某核电厂的应急柴油发电机组调速系统为例,结合典型的故障案例,对调速系统的功能定位、控制原理、工作模式等进行分析,并提出了合理可行的解决方案,同时可以为同类核电及其他发电项目提供参考。

改进电机全速域无位置传感器转速控制系统研究

针对宽速电机的全速域应用场景,提出改进传统加权平均法,并利用改进后的中高速域滑模观测器法和低速域脉振高频注入法进行复合,实现精确的全速域无位置传感器控制。首先,针对滑模观测器法中符号函数导致的系统抖振,提出指数型复合函数用来替代原观测器中的符号函数;其次,针对脉振高频注入法中高频电流分量与注入信号的相位延迟,提出使用另一轴系高频电流替代注入信号;再次,针对加权平均法在过渡区域的权重分配不合理,提出新型指数型加权系数,同时为平稳过渡提出滞留缓冲带;最后,在MATLAB/Simulink仿真平台搭建基于滞留缓冲加权法的全速域转速控制系统,进行仿真验证。通过仿真结果,表明了改进后的全速域转速控制系统对转速误差和平稳过渡的优化效果。

履带车辆加速性性能泛函及数值求解

履带车辆推进系统传动装置的优化匹配是提高车辆机动性的关键。为改善履带车辆的动力性能,将履带车辆加速过程抽象为性能泛函取极值的数学问题,提出了有级变速传动的加速性能泛函数学表征。考虑履带车辆内部及外部约束条件,采用全局优化的遗传算法,对不同加速性能权重指标下的最优加速性速比进行数值求解,对比分析速比优化前后履带车辆的加速性。结果表明,泛函优化后的速比使得车辆0~32 km/h加速时间缩短了7.89%,验证了泛函分析设计方法对优化履带车辆动态加速过程的有效性。

PMSM齿槽转矩引起的转速谐波数学模型与最小化方法

针对矢量控制下永磁同步电机齿槽转矩引起转速谐波的机理复杂,及当前齿槽转矩抑制方法会增加控制系统复杂性等问题,推导矢量控制下齿槽转矩引起的转速谐波数学模型,提出基于PI控制器参数整定的转速谐波最小化方法。首先,通过分析矢量控制下齿槽转矩到电机转速的闭环传递机理,推导了齿槽转矩到电机转速的闭环传递函数,构建齿槽转矩引起的转速谐波数学模型。其次,以推导的数学模型建立目标函数,采用遗传算法寻优出使得齿槽转矩引起的转速谐波幅值最小的PI参数。最后,通过仿真和实验对所推导数学模型的准确性和所提转速谐波最小化方法的有效性进行验证。结果表明,基于数学模型寻优出的速度波动最小PI参数可使齿槽转矩引起的电机转速谐波幅值降低20%以上。

基于RBF神经网络的PMLSM无速度传感器控制

提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的永磁直线同步电机(PMLSM)无速度传感器控制方法。该方法构造了一种RBF神经网络速度观测器,利用RBF神经网络逼近定子电流和速度之间的非线性关系,从而实现对电机速度的精确观测。通过Lyapunov理论设计了学习率的取值方法,以保证神经网络算法收敛性。仿真和实验结果表明,该方法具有良好的动静态特性、鲁棒性强、适用速度范围广。

面向预期功能安全的NOP巡航车速控制性能优化方法

为解决配备领航辅助系统(NOP)的车辆在视野盲区下因传感器性能局限导致NOP巡航车速控制能力下降的问题,引入预期功能安全设计方法及融合通信时延,提出NOP巡航车速控制性能优化方法。首先,基于STPA方法对NOP巡航车速控制功能进行风险评估,得到安全风险的触发条件并提出安全目标;其次,基于车-车通信获取不同驾驶工况的通信时延规律,解决通信时延对系统决策造成的影响;然后,制定交叉口路段车-车交互极限场景NOP巡航车速安全控制策略;最后,对提出的安全控制策略进行仿真和实车验证。结果表明:V2X-NOP巡航车速控制功能紧急减速制动时机对比单车感知提前启动,速度响应提前高达1.56 s,加速度响应提前高达2.26 s,NOP巡航车速控制能力的可靠性得到了加强。

随机特性下考虑碳排放的公交优先控制优化模型

在交通强国建设的大背景下,大力发展城市公共交通,推动城市可持续发展已然成为城市交通发展的必然要求。公交信号优先控制作为一种主动优先策略,可有效减少公交车辆在信号交叉口处产生的碳排放和延误,提升公交服务质量。为研究公交优先控制策略对交通碳排放的影响,基于交叉口车速随机特性,引入公交车速概率密度函数,分析了延误、停车次数、速度等主要参数对交通碳排放的影响。采用车速引导与绿时延长的组合控制策略,以交叉口上游路段以及交叉口范围内不同燃料类型的公交车和小汽车的碳排放减少量最优为上层目标,以人总延误减少量最优为下层目标,以引导速度以及非公交优先相位被压缩的绿灯时间为决策变量,建立单交叉口公交优先控制双层优化模型,并采用Gauss-Seidel迭代算法对模型进行求解。最后,将所建立的模型应用算例进行分析,结果表明,在引导提速与绿时延长策略下,交叉口整体的碳排放和人总延误减少量可分别达到25.63%和36.27%。模型有效降低了交叉口上游路段以及交叉口范围内的碳排放和人总延误,在推动可持续发展的同时,实现了交叉口整体通行效益最优。

自行封装的烟草打包装置机械式均载控制技术

为了合理控制烟草打包装置电机的驱动轴扭矩与负载扭矩,提出自行封装的烟草打包装置机械式均载控制技术。设计自行封装的烟草打包装置,在该装置内搭建压紧平台以及压紧面板,使烟草打包密度更高;采用PLC同步控制系统控制装置的打包过程,实现烟草打包装置自行封装;根据力学中的定轴转动原理,分析烟草打包装置电机齿轮在转动时产生的均载冲击,并采用基于幂函数速度曲线的启停速度算法,控制启动与制动状态下的烟草打包装置电机受到的均载冲击,实现装置机械式均载控制。经实验验证,应用该技术后,停机次数较少,且有效控制电机的驱动轴扭矩与负载扭矩,提升烟草打包密度与产量。

基于RBF神经网络的固定时间滑模控制策略研究

为了实现对机械臂末端的高精度跟踪控制,本文提出了一种基于径向基函数(Radial basis function,RBF)神经网络的固定时间滑模跟踪控制策略。首先,建立机械臂的动力学模型。然后,将RBF神经网络和固定时间滑模面结合,设计RBF固定时间滑模控制器,以实现对机械臂末端轨迹的高精度控制;并利用Lyapunov稳定性理论对所设计控制器的理论可行性进行了证明。最后,以二关节机械臂为研究对象进行仿真实验。结果表明:RBF神经网络的固定时间滑模跟踪控制策略能估计模型中的不确定参数,有效地改善了控制效果;并使控制器具有固定时间收敛特性,提高了机械臂的收敛速度。

低速巡航中车辆离合器转速跟踪控制技术

为提高离合器控制性能,研究低速巡航中AMT车辆离合器转速跟踪控制技术。基于AMT车辆动力传动系统的动力学特性,构建动力系统和整车运动的数学模型。简化AMT传动系统,提出低速巡航中的离合器控制要求,设计三步法控制器。通过Lyapunov函数分析控制算法的鲁棒性,通过实车试验对比验证所提方法。试验结果表明:对比PID控制法,无论是阶跃变速、正弦变速还是随机变速,无论是平道跟踪还是坡道跟踪,三步法控制策略在AMT低速巡航中均具有更优的跟踪效果和控制效果,响应时间更短,跟踪误差更小,延迟效果最低。

基于目标函数优化法的风场层一次调频功率分配策略

随着风电渗透率的不断上升,大规模风电参与调频成为风电发展的重中之重,功率分配方法也需更加智能化和简便化。因此,利用目标函数优化法对风场层功率分配进行优化。首先,对整个风电场进行调频功率函数的建模,使整个风电场的实时功率变化值追踪整个风电场待分配功率,将上述两者偏差值最小作为目标函数。其次,通过超短期预测方法得到一定周期内每台风机风速和有功出力的上下限,结合桨距角的变化限度作为约束条件。最后,求解得到各台风机优化后的功率偏差值,将其叠加到各台风机出力的基础值上进行调频。通过与其他功率分配方法对比,验证了目标函数优化法的优越性,其可以提高风电场调频的快速性和可靠性。

车载ATO运行等级模式曲线的计算模型研究

车载ATO的运行等级模式曲线计算是车载ATO的重要功能之一。本文通过分析车载ATO自动调速功能,确定了ATO运行等级模式曲线的设计需求。针对设计需求,结合列车运行状态转移模型,以准点、舒适、节能等为速度控制目标,对不同的城轨列车运行计划(包括运行时间和运行路径)建立了车载ATO运行等级模式曲线的计算模型。通过仿真验证,本文建立的运行等级模式曲线计算模型基本满足车载ATO自动调速功能的设计需求,为自动调速模块提供控制目标曲线。

直驱式液压伺服系统建模及变增益滑模控制

针对直驱式电液伺服系统位置跟踪问题,提出一种变增益滑模变结构控制器设计方法。该方法在常规滑模控制基础上引入放缩因子,有效地消弱了参数时变性和干扰不确定性对系统的影响,同时消除了滑模控制输出的抖动问题。考虑该系统模型中具有零点非连续不可导函数sgn(S)以及系统多目标跟踪要求,建立了具有驱动子系统、换向子系统和液压伺服子系统动力学模型。仿真结果表明该方法可以减小跟踪误差,消除抖动,缩短滑模到达时间,增强了伺服系统的动态性能和鲁棒性。

基于磁链函数的BLDC无速度传感器控制策略

针对高速无刷直流电机的驱动控制问题,基于与转速无关的磁链方程,设计了一种无刷直流电机无速度传感器高速驱动控制方案。首先,基于无刷直流电机的电路模型,推导了适用于电机低速运行且与转速无关的磁链方程,保证了电机低速时的可靠运行;然后,设计了电机高速运行时的校正策略,以提供高速时准确的换相点,进而形成了全转速范围内适用的无速度传感器闭环控制系统。最后,基于高速无刷直流电机驱动试验平台开展了全转速范围内的电机驱动控制试验,试验结果验证了所设计控制方案的有效性。