应用于直线电机的平滑切换模糊PID控制方法

为了适应直线电机的快速动态特性,抑制由于直接驱动使参数摄动和负载扰动等不确定因素对伺服特性的影响,提出了一种新的平滑函数模型,设计了平滑切换式模糊PID复合控制器,并应用于直线电机位置伺服控制。通过模糊控制提高伺服系统的动态性能,用PID控制保证系统的稳态性能,利用平滑函数改善控制切换过程。在PRS-XY型混联机床上的应用表明,该控制算法明显提高了伺服系统的动态性能,减小了位置跟随误差,对非线性扰动因素具有良好的适应性。     

永磁伺服电机复合模型预测控制

永磁电机效率和功率密度高、力矩和惯量比大,是工业伺服领域的主流电机。伺服控制技术是充分发挥永磁电机优势、提升伺服系统运行性能的关键。目前,永磁伺服系统多采用多环级联的比例 积分（PI）控制器,但由于积分器的滞后效应,PI动态响应速度较慢,抗干扰能力较差,难以满足机械臂、精密加工等高性能伺服控制的动、静态性能要求。因此,提出一种广义模型预测控制与有限集模型预测控制相结合的复合模型预测控制策略。此外,还提出一种广义模型预测控制的低运算量实现方法及一种机械参数估计方法。试验结果表明,所提复合模型预测控制可提高永磁伺服电机的动态响应速度和抗负载扰动能力。     

基于无差拍控制的PMSM电流预测控制算法

在传统的离散化矢量控制系统中,由于电流采样和PWM占空比更新等数字延时的存在,限制了PMSM控制系统在动态过程中对电机电流的控制能力.为了提高系统电流环性能拓展其带宽,在同步旋转轴系下,基于无差拍控制原理,提出了一种对电机电流的离散化预测控制算法.在理论上消除了矢量控制系统中的各种数字延时,提高了电机电流的控制能力.最后使用1台750 W的永磁同步伺服系统验证了这种算法的性能,实验结果表明永磁同步电机电流预测控制算法有效地提高了伺服系统电流环的动态性能和稳态精度.     

永磁同步电机转动惯量辨识研究

永磁同步电机伺服系统的控制性能不仅受到电机参数的准确性影响,还受到负载转矩变化等因素影响。为了使伺服系统具有良好的动态响应特性,需要对电机机械参数进行辨识,对负载转矩进行前馈补偿。将负载转矩和扰动转矩进行合并,应用状态观测器对合并后的扰动负载转矩进行辨识。采用积分辨识法对扰动负载转矩进行计算,得到转动惯量辨识结果。仿真和试验验证了该方法的可行性和有效性。     

伺服系统性能测试台的研究与开发

机电设备对伺服驱动系统在精度和动态特性等方面的要求越来越高,采用虚拟仪器技术,建立了基于美国国家仪器有限公司(NI)的数据采集卡和LabVIEW的伺服系统性能测试台。通过测试台控制系统向伺服系统发送不同的运动控制指令,同时对电机的转速、转矩和电流等参数进行采集,从而得到伺服系统的稳态和动态性能参数。     

带变惯量负载的感应电机模糊控制策略研究

文章对带非线性变惯量负载下感应电机控制系统提出了几种模糊控制策略.将数学模型和启发式学习方法、模糊逻辑和线性多变量控制技术相结合设计了矢量控制系统中的内部电流控制器;采用基于模糊模型的预测控制技术设计了系统外部的转速/位置控制环,以解决电机模型和负载情况的非线性特性.在非线性动态过程的建模中,融入了模糊逻辑和局部线性模型.仿真和实验结果显示,这种新颖的模糊控制策略具备优良的动态性能、较高的鲁棒性,完全满足高精度位置伺服系统的要求.     

环锭细纱机电锭专用驱动无刷直流电机工作特性研究

为降低电锭细纱机的研制成本,在提出主从式电锭控制系统的基础上,研究电锭细纱机专用驱动无刷直流电机的工作特性。对此,经过优化无刷直流电机的电磁性能,利用Matlab数值建模,最后实验仿真得出了电机的滞后导通角及其效率与电机负载的关系。结果显示电机驱动系统整体效率最高可达91.27%,负载差异80%内仍能保证较好的同步特性,滞后角度小于30°电角度。实验结果表明了无刷直流电机用于电锭细纱机驱动系统的优势。     

一种新型模糊PID控制器在伺服系统的应用

为了提高伺服系统的快速动态特性,抑制电机参数变化和负载大范围变化对系统性能的影响.提出了一种新颖的基于平滑切换的模糊PID控制的切换算法.在此基础上设计了相应的控制器,并应用于永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)伺服系统控制.仿真和实验结果表明,该控制器同时具备模糊控制和PID控制的优点,切换平滑,加快了误差收敛的速度,提高了系统的动态性能,保证了系统的稳定性.     

变频电机轴电蚀产生机理及预防

脉冲宽度调制(PWM)以其控制简单、灵活和动态响应好的优点大大改善了电机的调速性能,但PWM变频器共模电压时刻不为零,会对电机产生轴电压分量.本文简要阐述了变频驱动电机轴电压产生原因,轴电蚀的形成机理.并提出了几类直流电机轴电蚀预防办法,延长电机的使用寿命,提高产品品质.     

直线电机驱动技术

直线电机在机床进给伺服系统中的应用,近几年来已在世界机床行业得到重视,并在西欧工业发达地区掀起"直线电机热"。在机床进给系统中,采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台(拖板)之间的机械传动环节,把机床进给传动链的长度缩短为零,因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是由于这种"零传动"方式,直线电机驱动技术(Linear Motor Driving)带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。     

基于电动汽车驱动用无刷直流电机控制仿真

通过研究电动汽车中无刷直流电机(BLDCM)负载运行时电机的性能与负载之间的密切关系,针对BLDCM调速应用,提出了一种改进广义预测控制的算法。通过对仿真模型中的BLDCM的数学模型分析,建立BLDCM的控制系统并进行仿真研究。仿真结果表明:当采用改进广义预测算法,与以往的PID控制算法相比,BLDCM的负载稳态精度以及最大转速波动都得到明显的改善,具有响应快、控制精度高,电机负载抗干扰能力强等特点,BLDCM可满足电动汽车行驶中BLDCM运行的要求。     

潜器全方位推进器主轴转速鲁棒H_∞控制器设计

针对潜器螺距调节式全方位推进器的工作环境和负载特性比较复杂的特点,为了提高全方位推进器主轴转速系统的动态性能和对参数扰动的鲁棒性,利用鲁棒控制理论,建立了永磁同步电机传动系统的反馈线性化模型,实现了主轴转速系统的鲁棒控制.该速度控制系统由负载转矩扰动估计器以及鲁棒控制器两部分构成.负载转矩扰动估计器主要用于负载扰动估计,以确保有效补偿负载扰动的影响.鲁棒控制器在电机参数发生变化和出现干扰的情况下,获得转速的跟踪性能.仿真结果表明,采用H∞鲁棒控制器的永磁同步电机主轴转速控制系统较传统的PID控制系统具有更好的跟踪性能、鲁棒稳定性和抗干扰性能.     

基于改进广义预测控制的PMSM速度控制

在机器人控制领域中,对永磁同步电机(PMSM)响应的快速性及稳定性要求较高,同时还需要其控制方法有较强的适应性。但传统的PID控制参数只适用于特定场合,应用受到限制。本文结合广义预测控制(GPC)理论与Luenberger观测器,形成一种新的控制方法来对PMSM进行速度闭环控制。该算法与传统GPC算法相比计算量更少,并通过负载转矩观测器对负载扰动进行测量反馈,提高了系统控制性能。仿真及试验结果表明,该算法与PID控制比超调量小,响应速度快,适用于要求较高的工程应用。     

基于多步预测神经网络的异步电动机控制器设计

在分析交流异步电动机数学模型的基础上，利用直接多步预测控制方法，设计了一种动态神经网络电机速度控制器，其中神经网络采用扩展卡尔曼滤波方法在线训练。仿真结果表明，该控制器具有良好的动、静态特性，并且在电机参数和负载发生变化的情况下效果依然理想，为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。     

双电机五桥臂逆变器模型预测同步控制

以五桥臂逆变器为控制对象,提出了一种基于模型预测控制策略的双永磁同步电机同步控制策略,与传统算法相比,新算法在价值函数中加入了转矩同步策略,保证了两电机输出功率的均衡,同时将交叉耦合控制思想引入到两电机五桥臂逆变器控制系统的速度外环控制器中,提高了两台电机在参数不匹配情况下的转速同步性能.仿真分析表明,相比传统控制策略,新算法能够在保持模型预测控制算法较高的转矩响应速度的前提下,有效的提高两电机系统转速、转矩的同步性能,具有一定的应用价值.     

改进GPC算法在永磁同步电机控制系统中的应用

为了使永磁同步电动机(PMSM)矢量控制系统适用于更高要求的场合,在给出PMSM在d-q旋转坐标系中的模型表达式和传动系统机械运动方程的基础上,推导出了系统的基于受控自回归积分滑动平均(CARIMA)模型。基于此模型和金元郁等提出的改进广义预测控制算法(JGPC)设计出了适用于PMSM驱动系统的速度环的改进广义预测控制器。仿真实验表明,JGPC控制器可以很好的跟踪给定速度曲线,辨识出的参数跟实际电机的相关参数一致,且动态及稳态性能良好。     

基于T-S模糊模型的燃气轮机系统负荷跟踪多目标预测控制

传统控制策略主要解决燃气轮机系统负荷跟踪问题,缺乏对经济性能的考虑。设计了基于T-S模糊模型的多目标预测控制器以同步提高系统跟踪性能和经济性能。首先,针对燃气轮机系统强非线性特性,选用T-S模糊模型增量结构,选取某联合循环机组历史数据进行模型辨识,所得模型能够根据运行工况实时更新模型参数,避免了模型失配问题。然后,基于此模型设计多目标预测控制器,定义负荷跟踪指标和经济性能指标,并对指标进行加权构成多目标代价函数。在多目标优化问题求解中,使用同步传热搜索算法优化代价函数获得控制量,提高控制系统快速性。仿真实验及评价指标结果表明,该多目标预测控制策略能够有效提高系统跟踪性能和经济性能。     

基于T-S模糊模型的燃气轮机系统负荷跟踪多目标预测控制

传统控制策略主要解决燃气轮机系统负荷跟踪问题,缺乏对经济性能的考虑。设计了基于T-S模糊模型的多目标预测控制器以同步提高系统跟踪性能和经济性能。首先,针对燃气轮机系统强非线性特性,选用T-S模糊模型增量结构,选取某联合循环机组历史数据进行模型辨识,所得模型能够根据运行工况实时更新模型参数,避免了模型失配问题。然后,基于此模型设计多目标预测控制器,定义负荷跟踪指标和经济性能指标,并对指标进行加权构成多目标代价函数。在多目标优化问题求解中,使用同步传热搜索算法优化代价函数获得控制量,提高控制系统快速性。仿真实验及评价指标结果表明,该多目标预测控制策略能够有效提高系统跟踪性能和经济性能。     

基于降阶负载转矩观测器的永磁同步电机广义预测控制

针对永磁同步电机(PMSM)转速控制,提出了一种基于降阶负载转矩观测器的非线性预测控制(NPC)策略。在速度环控制律中负载转矩通常作为扰动值来考虑,将降阶负载转矩观测器与广义预测控制相结合,利用得到的转矩估计值代替实际值。仿真试验结果表明,所提控制策略能有效实现转速跟踪,与传统PI控制相比,趋于稳定的时间短、超调量小、抗干扰能力强、转速环控制的鲁棒性较高。