高精确度速率转台伺服控制系统波动力矩的抑制

针对高精确度速率转台调试中存在的波动力矩干扰问题,在分析了干扰产生机理的基础上,通过实验测试确定了波动力矩的频率成分,并给出了具体的数学表达式.采用重复控制方法,分析了系统的稳定条件,设计重复控制器,实现对此类波动力矩的有效抑制.实验测试结果表明,设计的重复控制器能够克服周期性的波动力矩干扰,速率稳定性能优于常规的控制器.     

重复控制算法在转台伺服系统中的应用

针对转台伺服系统中周期性波动力矩扰动抑制问题,利用重复控制算法能以十分简单的控制器形式高精确度地完成跟踪或抑制周期性参考信号或扰动信号的优点,提出了一种基于扰动观测器的鲁棒学习控制算法.给出了基于扰动观测器的转台伺服系统结构图,并将重复控算法引入到基于扰动观测器的扰动补偿策略中.L2稳定性定理证明该方法保证了闭环系统的稳定性和对期望信号的渐近跟踪;仿真结果也表明,该方法较传统方法既有效地抑制了系统周期性波动力矩,又提高了系统运动曲线的跟踪性能.     

高精确度伺服转台控制系统中的扰动力矩补偿

摩擦力矩和电机波动力矩是影响高精确度伺服转台控制系统位置跟踪精确度的主要因素。针对系统中摩擦力矩和电机波动力矩等扰动力矩补偿问题,提出一种综合的扰动力矩补偿控制策略。基于摩擦观测器提出一种PD前馈控制方法,对系统中的动态摩擦力矩进行了补偿,并利用Lyapunov稳定性理论对所提出的方法进行了系统稳定性分析。结合基于重复控制器的扰动观测器进一步提出一种综合的扰动力矩补偿控制策略。一方面,摩擦补偿方法可以对系统中的摩擦力矩进行补偿;另一方面,插入的重复控制器可以很好地抑制系统中的周期性波动力矩,而扰动观测器则用来补偿重复控制及摩擦补偿时给系统带来的不确定性。仿真结果证明了所提出的方法的有效性。     

基于重复控制的无刷直流电机控制

提出了一种利用插入式重复控制方法来抑制电机电磁波动力矩控制方案,通过对无刷直流电动机系统波动力矩数学模型的分析,得出波动力矩的产生机理及其特点;根据对波动力矩的分析设计了插入式重复控制器,并对控制器进行了仿真验证,仿真结果显示基于该控制器的无刷直流电机系统对波动力矩的抑制效果很好,直流电机调控性好、运行平稳。     

伺服系统自学习变结构控制器设计

针对某高校精度伺服系统速率平稳性的要求,给出了高精度伺服系统的一种具有自学习律变结构控制器设计方法,减弱了周期性力矩波动对速率系统性能的影响,并且证明了该方法的稳定性和鲁棒性,实验结果表明,该控制器具有良好的控制性能和鲁棒性能,而且有效地保证了高精度伺服系统速率的平稳性指标要求。     

基于重复控制的动态补偿器及其在恒速调节系统中的应用

随位置呈周期性变化的扰动经常存在于恒速调节系统中,限制了系统速率稳定度的进一步提高。该文分析了周期性扰动对系统速率稳定度的影响,提出了一种基于重复控制原理的动态补偿方案,给出了重复补偿器的设计方法和应用条件,并在一高精度转台系统中予以实现,收到了良好的效果,实验证明该补偿方案提高了转台系统的速率稳定度。     

重复控制综述

重复控制方法在反馈系统中对于周期性外激励信号的跟踪／抑制具有很高的控制性能。介绍了连续和离散时延内模重复控制、有限维重复控制以及非线性系统重复控制方法的主要理论和研究成果,并给出了重复控制的一些典型应用,最后指出了该方法亟待解决的一些难点问题。     

直接驱动环形永磁力矩电机低速齿槽转矩脉动补偿研究

对于要求在低速下能够平稳运行的高精度直接驱动数控转台用环形永磁力矩电机伺服系统,它的定位精度主要受到以齿槽转矩为主的扰动力矩的影响。通过构建一个齿槽转矩观测器来动态补偿齿槽转矩,抑制了由于齿槽转矩引起的速度波动,从而减小了对电机低速性能的影响。仿真结果表明该方法有效提高了速度环的抗干扰能力和系统的低速精度。     

基于状态反馈的单相电压型逆变器重复控制

基本重复控制算法能够对周期性信号进行无静差跟踪,但动态性能较差。本文研究了一种基于状态反馈的单相电压型逆变器重复控制方法。针对基本重复控制中存在的延时问题,采用预测状态观测器减小延时,在基于极点配置的状态反馈中加入积分环节抑制系统干扰。Matlab仿真与实验结果表明改进型重复控制算法可以使系统的动态响应速度得到改善。     

变结构控制在高精度转台系统中的应用

根据变结构控制的不变性特点,通过分析高精度转台速度稳定性能的影响因素和实际工作情况,提出采用基于变结构控制的控制方法来提高转台系统的速度稳定性。该方法采用指数趋近律规则,构造出基于变结构的控制方式。通过变结构控制在转台系统分别以15″/s、0.1°/s、100°/s的速度转动时的应用及实验结果,表明本文提出的变结构控制可以有效的克服力矩波动等因素对高精度转台速度稳定性的影响,并提高转台的速度稳定性能。     

基于重复控制深海柱塞泵用永磁同步电机转速波动的抑制

结合深海柱塞泵的工作原理,分析了其负载转矩周期波动的特性,并在常规转速开闭环控制系统下,研究了周期性负载扰动对电机输出转速的影响,指出基于常规PI控制的闭环系统不能抑制中频段的负载扰动。针对负载转矩扰动与电机转动位置相关的周期性特点,提出采用改进重复控制的策略来抑制电机低速时的转速波动。仿真和实验结果均表明,重复控制系统能够很好地抑制周期性的转速波动。     

考虑定位力矩补偿的磁通切换永磁电机模型预测转矩控制方法

为了减小定位力矩对磁通切换永磁(FSPM)电机性能的影响,提出了一种考虑定位力矩补偿功能的模型预测转矩控制(MPTC)方法。通过有限元分析获得FSPM电机定位力矩主要谐波的数学表达式,根据补偿控制理论,构建能够抵消定位力矩的补偿转矩模型。基于MPTC原理,利用补偿转矩模型、预测转矩模型和预测磁链模型共同设计价值函数,以获得最优开关状态。所提控制方法不但能实现定位力矩补偿和转矩脉动抑制,还具有较好的动态性能,并且适用于一般的永磁同步电机。仿真和实验结果验证了所提控制方法的有效性。     

一种改善无刷直流电机驱动系统速率平稳性的鲁棒重复控制方法

该文提出一种鲁棒重复控制方法来提高无刷直流电机驱动的系统的速率平稳性。该方法综合了变结构控制率和重复控制率。变结构控制率可以有效地镇定系统，并保证误差收敛到一个较小的范围内，而重复控制率可以进一步消除稳态时存在的速率波动。Lyapunov直接法证明了闭环系统的全局稳定性和跟踪误差的渐近收敛性。仿真结果表明，该鲁棒重复控制方法明显地改善了速率系统的平稳性。     

一种内置V型永磁同步电机齿槽转矩的削弱方法

齿槽转矩会造成振动与噪声、电机控制精度低等问题,故有必要削弱电机的齿槽转矩。通过研究分析内置V型PMSM齿槽转矩的产生机理,分析与齿槽转矩有重要影响的气隙磁密谐波,提出了改变单极V型磁极宽度及V型磁极夹角角度,其它磁极不变以削弱齿槽转矩的方法。研究了不同磁极宽度及不同夹角角度对齿槽转矩的影响,对比分析了改变单极磁极与磁极未变化时对齿槽转矩、气隙磁密、平均转矩以及转矩波动的影响。     

基于新型扩张状态观测器的PMSM周期性转速脉动抑制方法

电机本体的齿槽转矩、磁通谐波、定子电流测量误差、负载中的周期性转矩、电机换相和死区效应等因素会造成电机转矩中存在周期性脉动,这种脉动一般会表现在电机整个运行速度范围内,造成电机转速脉动大,不利于电机的高精度转速控制。提出了一种基于新型扩张状态观测器的PMSM周期性转速脉动抑制方法。利用周期性信号的微分特性,构建扩张状态观测器,观测出电机转速脉动中的主要周期性分量,利用自抗扰控制算法对其补偿,以消除转速中的周期性脉动。仿真和实验结果表明,该方法能够对转速实现更好的补偿控制,使得电机转速稳态脉动显著减小,从而提高电机运行的平稳性     

磁极偏移削弱永磁电机齿槽转矩方法

研究了永磁电机磁极偏移对齿槽转矩的影响,发现当每极槽数不为整数时,磁极偏移会引入新的齿槽转矩谐波.因此要通过磁极偏移减小齿槽转矩,除了减小永磁体对称时存在的齿槽转矩谐波外,还要减小新引入的低次谐波.为解决现有的永磁体偏移角度计算方法存在的不足,本文推导了磁极偏移时齿槽转矩的表达式,提出了确定永磁体偏转角度的新方法.有限元计算结果表明:与现有的方法相比,本文提出的磁极偏移角度计算方法得到的偏转角度对原有齿槽转矩谐波以及新引入的低次谐波都有较好的削弱作用,因此能较好地减小齿槽转矩.     

基于有限元方法的双定子永磁同步发电机齿槽转矩研究

永磁电机不通电时永磁体与有槽电枢铁心之间相互作用,产生齿槽转矩,引起永磁电机低速起动困难。为了有效地削弱双定子低速稀土永磁同步发电机齿槽转矩,在目前国内外永磁电机齿槽转矩研究的基础上,建立了双定子低速稀土永磁同步发电机齿槽转矩的解析表达式,针对表达式中影响齿槽转矩大小的因素,利用有限元方法进行了仿真分析,得到了影响齿槽转矩大小的变化规律,为发电机最优设计提供重要依据。     

基于SVM-MOCDE算法的永磁同步电机多目标优化

为了提高永磁同步电机（PMSM）的性能,选取磁钢厚度、偏心距和极弧系数作为变量,优化电机的齿槽转矩和气隙磁密畸变率。首先通过正交设计法仿真获得各变量的样本空间,然后采用支持向量机(SVM)对仿真数据集进行拟合,得到齿槽转矩和空载气隙磁密畸变率的拟合模型,最后应用多目标文化差分进化（MOCDE）算法进行优化。以一台48槽8极的PMSM为例进行仿真验证,分析结果表明基于SVM的模型准确可靠,结合MOCDE算法能有效优化齿槽转矩和气隙磁密畸变率。