超声波电机模糊-PI双模自适应速度控制

行波接触型超声波电机与传统电磁型电机截然不同 ,其驱动力矩并非由电磁感应产生 ,而是由压电陶瓷超声频域的振动转化而来。参数的时变性、系统内在的非线性、系统的强耦合性等原因导致其动态和稳态数学模型难以获得。在未知控制对象精确参数及数学模型的情况下 ,提出了超声波电机的模糊 -PI双模速度控制策略 ,系统根据工作状况随时调整控制模式。实验表明 ,系统较好地实现了设定的速度参考模型的自适应跟踪 ,具有控制灵活、适应性强的优点 ,又具有较高的控制精度。     

基于RBF神经网络的超声波电机参数辨识与模型参考自适应控制

超声波电机(USM)是近年发展起来的一种新型微特电机，与传统的电磁驱动型电机的工作原理截然不同。由于USM具有小型轻量、无电磁干扰、响应速度快、低速大转矩、高保持力矩、高功率密度等诸多优点，因而在光学仪器、办公自动化、汽车专用电器、智能机器人、航空航天等领域具有良好的应用前景。但USM的高度非线性、时变性和强耦合增加了它的控制难度。该文提出一种新的USM自适应控制策略。系统采用双闭环控制，内环用来补偿定子环机械谐振频率的漂移；外环利用径向基函数神经网络(RBFt~)控制器调节USM的驱动频率，实现速度的自适应控制。经实验证明，该控制系统具有响应迅速、适应性强等优点，具有较高的控制精度和较好的稳定性。     

超声波电机速度与定位控制系统

由于超声波电机复杂的非线性关系，常规的控制方法根本不能满足其控制需求。该文提出了一种新型的超声波电机控制系统，即运用模糊自适应PID的控制策略来进行速度控制，并且在设定位置附近切换成PID的控制策略进行定位控制。由于综合了模糊控制及PID控制两种控制方法的优点，而不需要精确的数学模型就能够对超声波电机进行快速精确的控制。实验证明，利用该控制系统对行波型超声波电机进行速度与定位控制，其速度的快速性与定位的精确性可以得到保证。     

基于混合递阶遗传算法和RBF神经网络的超声波电动机自适应速度控制

超声波电动机(USM)是近年发展起来的一种新型微特电机,与传统的电磁驱动型电动机的工作原理截然不同.由于USM具有小型轻量、无电磁干扰、响应速度快、低速大转矩、高保持力矩、高功率密度等诸多优点,因而在光学仪器、办公自动化、汽车专用电器、智能机器人、航空航天等领域具有良好的应用前景.但USM的高度非线性、时变性和强耦合增加了它的控制难度.本文提出一种新的USM自适应控制策略,系统采用双闭环控制,内环用来补偿定子环机械谐振频率的漂移;外环利用径向基函数神经网络(RBFNN)控制器调节USM的驱动频率,实现速度的自适应控制.根据RBF神经网络的结构特点,对其参数采用混合递阶遗传算法进行训练.经实验证明,该控制系统具有响应迅速、适应性强等优点,具有较高的控制精度和较好的稳定性.     

基于IGA的USM速度智能控制系统研究

针对超声波电机参数的时变性、系统内在的非线性和系统的强耦合性等特点,提出基于免疫遗传算法的超声波电机模糊神经网络速度控制策略。实验结果表明,与传统模糊神经网络速度控制相比,采用该方法的系统能较好地实现设定的超声波电机速度参考模型的自适应跟踪,响应速度脉动小,具有控制灵活、适应性强、控制精度高、鲁棒性强等优点。     

基于遗传神经网络的超声波电机转速控制系统

介绍一种超声波电机(USM)自适应控制策略,系统采用双闭环控制,内环通过对弧极电压进行采样、判断,补偿USM谐振频率的漂移;外环利用动态递归神经网络控制器调节两相驱动交变电压的相位差,实现转速的自适应控制.DRNN的结构和初始参数通过混合递阶遗传算法离线训练获得.试验结果证明,该控制系统具有较高的控制精度和较好的稳定性.     

行波型超声波电机及其速度控制特性的研究

超声波电机是一种新型摩擦驱动器。由于它是利用压电陶瓷的逆压电效应形成的弹性波作为激励源,所以,该电机同传统的电磁式电机相比,具有小型轻量、无电磁干扰、响应速度快等特点,是微机械、医疗器械、航天航空等领域中理想的驱动器。本文阐述了行波型超声波电机的工作原理,并研制出直径４０ｍｍ的旋转式行波超声波电机的实验样机,作者分析了该样机的速度控制特性,提出ＰＷＭ是行波超声波电机理想的控制方式。     

基于神经元解耦RBF网络多电机系统参数PID控制

以多变量非线性强耦合的两电机同步控制系统为研究对象,针对电流跟踪型SPWM变频器供电的感应电机系统,在α,β静止坐标系下,建立两台电机系统的数学模型.采用RBF网络自适应PID控制器和自适应神经元解耦补偿器的解耦控制技术,对两电机同步系统的速度和张力进行解耦控制.实验结果表明:采用该方法设计的控制器可以实现两电机同步系统中速度和张力的解耦控制,系统具有良好的动静态性能和跟随性能.     

超声波电机的位置控制

超声波电机是一种利用压电陶瓷的逆压电效应使定子产生超声振动，并通过定子和转子间的磨擦来驱动转子运动的新型微特电机，工作原理不同于传统的电磁电机。本文简单介绍了超声波电机及利用单片机实现对shinsei公司的USR60型超声波电机的位置控制。     

神经元自适应控制器在矢量控制中的应用

感应电机矢量控制技术是通过坐标变换，实现对定于电流的励磁分量与转矩分量的解辐控制。传统PID控制器在电机参数改变时鲁棒性较差。神经网络具有自学习、自适应能力，用于控制时可以不依赖控制对象的数学模型。为实现对交流电机快速和精确控制，基于单神经元设计出用于感应电机矢量控制的自适应磁链和转速控制器，利用神经元的自学习功能在线调节连接权重，实现自适应控制。并将此设计应用于交流电机矢量控制系统中，数字仿真实验表明，此方法设计的控制器可克服传统PID控制器在电机参数改变时控制性能差等不足，鲁樟性强。该设计结构简单，实现应用时易于数字化实现。     

QUICK AND PRECISE POSITION CONTROL OF ULTRASONIC MOTORS WITH TWO CONTROL INPUTS

ABSTRACT

Ultrasonic motor (USM) has an excellent performance and many useful features. Since this motor is superior in holding torque and high response characteristic, it has been expected to use as position servomotor for small motors.

There have been reported some mathematical models of the ultrasonic motor. however, these models are too complex to apply for control of the motor. Therefore position controllers based on PI control or fuzzy control have been proposed in recent years. It is difficult to control the ultrasonic motor with high-performance using such controllers, thus simple and convenient mathematical model is necessary for precise control.

This paper presents a new position control scheme of ultrasonic motor, it consists of a PI controller and an adaptive controller which compensates the speed characteristic variations with online parameter identification. Moreover, this system controls both driving frequency and phase difference in order to achieve a quick and precise position control. The effectiveness of proposed control.scheme is demonstrated by experiments.     

基于电磁转矩的永磁同步电机新型变结构PI控制方法

针对永磁同步电机(PMSM),在传统PI控制时易出现转速超调、冲击电流大、转速环抗负载扰动能力差等现象,通过对PMSM数学模型的推导分析以及基于PI控制理论,提出了一种基于电磁转矩的新型变结构PI(VSPI)控制方法。该方法是在传统PI控制VSPI的基础上,通过融合微分前馈控制以及引入转矩反馈量等闭环控制策略,较好地解决了转速超调以及系统的抗干扰性等问题,并给出了电磁转矩的电压电流混合观测模型结构以及计算方法,同时分析了开环增益变化给予系统稳定性的影响情况,最后通过仿真试验验证了该新型方法的可行性和有效性。     

基于BP神经网络的永磁同步电机转矩观测器设计

针对永磁同步电机参数辨识困难、电磁转矩难以通过数学模型来精确估算从而导致电机控制精度以及驱动系统的整体性能下降的问题,设计了一种基于反向传播(BP)神经网络的电机电磁转矩网络拓扑。通过MATLAB/Simulink将该神经网络封装成转矩观测器,用于精确地计算电机转矩。最后通过试验平台进行试验验证,并与传统转矩的计算方式进行对比分析。结果表明:所设计的转矩观测器具有高精度的转矩输出性能,与传统转矩估算数学模型相比,具有更高的控制精度和准确性。     

UUV推进电机在线参数辨识自适应控制方法研究

针对水下无人航行器(UUV)的推进电机矢量控制系统中电流控制器性能因参数变化而下降的问题,提出一种基于智能在线参数辨识的电流环自适应控制方法。以离散型永磁同步推进电机动态模型作为被控对象,采用动态惯性权重粒子群算法对永磁同步推进电机的定子电阻和dq轴电感进行在线辨识,根据电流控制器工程设计方法,将辨识所得的电机参数实时用于计算电流控制器的PI值,实现电流环的自适应控制。最后,通过仿真实验验证所提方法的有效性,结果表明该方法可以有效地克服水下快速洋流对推进电机的负载扰动,进而实现永磁同步推进电机的快速、高精确度电流控制性能。     

圆柱定子3自由度球转子超声波电机驱动控制技术的研究

驱动控制电源的设计和制作直接决定了超声波电机的输出性能，国内超声波电机产业化空白的最主要原因之一是驱动控制手段的落后。该文从原理上提出了3自由度超声波电机驱动控制电源的要求，以自行设计的圆柱定子3自由度球转子超声波电机为驱动控制对象，设计并实现了3种可用于3自由度驱动控制的电源。一种基于高频开关电源技术设计，适用于一般的控制，第二种对两相驱动控制电源的改进设计，适用于实验室调试，性价比较高，另一种是基于DSP技术的驱动控制电源，适用于超声波电机的产业化制造。实验证明，3种驱动控制电源适用于任意一种结构的3自由度超声波电机的驱动控制，并通过对电机输出性能的测试，验证了3种驱动控制电源的可行性和正确性，为提高3自由度超声波电机的能量转换效率和进一步增大电机的输出性能奠定了必要的技术和理论基础。     

Standstill Parameter Identification of Vector-Controlled Induction Motors Using the Frequency Characteristics of Rotor Bars

We propose a current injection-based estimator to identify accurately standstill induction motor (IM) parameters necessary for vector control. A mathematical model that faithfully represents the general deep bar effect is introduced. Then, two exciting signals with a different frequency are sequentially injected to track the parameters based on the frequency function of the rotor bar. The proposed methodology employs closed-loop control of an injected current due to little knowledge of the unknown motor, rather than the open-loop voltage injection approaches commonly used in sensorless control schemes. Subsequently, this control scheme proactively prevents electrical accidents resulting from inadequate open-loop voltage injection. Our developed specialized offline commissioning test compensates for the phase delay resulting from the drive, which significantly affects estimation precision. The effectiveness of the identification technique is validated by means of experiments performed on three different IMs.