基于自适应滑模观测器无位置传感器PMSM控制方法研究

针对无位置传感器永磁同步电机控制存在的转子位置与转速估计精度不高的问题,结合自适应算法设计了一种新型的自适应滑模观测器。滑模自身机制引起的系统抖振问题是影响电机转子位置与转速估计的最大因素。为了降抖减振,采用连续的sigmoid阈值函数代替sign符号函数;提出一个反电动势自适应估计环节代替传统的低通滤波器,提高反电动势估计精度;此外为了降低转子位置及其转速的估计误差,采用锁相环对其进行估计。最后,基于200W的PMSM搭建实验平台对上述改进算法进行验证。结果表明:电机转子位置与转速估计稳态误差分别为0.129 rad、79 r/min,能够实现无位置传感器PMSM高精度控制。     

基于GSO-BFA算法的PMSM自适应模糊滑模控制

为研究永磁同步电机(PMSM)在无速度传感器工况下的速度跟踪估计,以PMSM的工作原理为基础,建立内埋式PMSM的数学模型。基于自适应模糊微分积分滑模(AFDI-SMC)鲁棒性强的优点,提出了在萤火虫-细菌觅食(GSO-BFA)融合算法优化滑模控制器参数条件下采用旋转高频电压注入法对电机转速进行估计的无速度传感器控制方案,并分析了电机在高、低速运行时特点。实验结果表明,采用GSO-BFA融合算法优化滑模控制器参数并结合高频电压注入法的自适应模糊滑模控制系统在高速(2000 r/min)负载工况下的绝对误差为60 r/min,转速相对误差为3%,稳定运行时转子位置最大误差约为4°电角度(合2°机械角度);低速(50 r/min)负载工况下的绝对误差为8 r/min,转速相对误差为16%,稳定运行时转子位置最大误差约为5°电角度(合2.5°机械角度)。     

高精度便携式转速测量仪

高精度便携式转速测量仪王海峰（哈尔滨电工学院）１引言随着电机控制技术的不断进步，对电机转速测量的精度和频率响应的要求越来越高‘”‘’。目前广泛应用的转速测量仪器高精度的测量很复杂，传感器与电机转轴的安装较困难，有时根本无法实现，而较简单的测量方法又无...     

基于双尺度的单轴陀螺高精度转速测量技术研究

单自由度的陀螺能够提供给载体较高精度的转动速率信息,其自身的检测和标校要求非常高,需要在很大的速率范围内进行高精度的测量。但是目前常用的转速测量方法局限性较大,无法满足陀螺高精度、大范围的要求,因此,文章设计了双尺度测速方法,测量误差可以根据实际进行控制。而且为稳定信号,引入了锁相环技术提升了系统抗干扰的能力,并利用单片机技术实现了高精度转速测量。这种转速测量方法具有测量准确度高、测量范围宽和测量精度与被测转速无关等优点,具有广阔的应用前景。     

基于DSP的绝对式光电编码器的电机转速测量

转速测量的精确度与实时性影响着电机调速系统的性能。基于绝对式光电编码器抗干扰能力强,具有掉电记忆功能等优点,及其在电机转子位置测量的广泛应用,设计了基于绝对式光电编码器和数字信号处理器(DSP)的转速测量环节。在分析常用测速方法的基础上,采用高精度、高分辨率的M/T法,并设计测速系统的软、硬件,通过试验,验证了设计的正确性。     

基于光电位移检测的振动测量控制技术

位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,PSD)是一种基于半导体表面阻抗特性原理的连续性光电半导体位移检测器件,具有位置分辨率高和响应速度快等优点。采用PSD进行非接触振动测量,既不会影响被测对象的振动特性,又能有效避免传统加速度传感器超低频振动测量时的漂移问题,克服了需要速度、位移作为反馈或前馈控制量时所带来的积分相位漂移和频响带宽下降等缺点。本文设计了基于PSD的振动检测及控制系统,详细分析了影响测试性能的主要因素并提出了解决方法。基于设计的测量系统,进行了振动检测及控制实验,实验结果验证了该测量方法的有效性。     

短距离激光测距传感器系统设计

工业检测中微小位移的测量需求越来越广,而常见的超声波测距、红外测距等都无法满足测量要求。基于主动视觉原理和三角法的基本测量原理,设计了单片机采集PSD驱动电路、I/V转换电路、放大电路、滤波电路等,实现了两路电压信号的输出;再通过软件实现信号的采集与滤波,最后利用非线性曲线拟合的方法,封装形成了一种基于PSD的激光三角法测距传感器。通过实测,在20~60 mm内的测量误差小于1%,可以满足工业现场的测量要求。     

基于ACA-BFA算法的PMSM自适应模糊滑模控制

为研究永磁同步电机(PMSM)在无速度传感器工况下的速度跟踪估计,以PMSM的工作原理为基础,建立内埋式PMSM的数学模型。基于自适应模糊微分积分滑模(AFDI-SMC)鲁棒性强的优点,提出了在蚁群-细菌觅食(ACA-BFA)融合算法优化滑模控制器参数条件下采用旋转高频电压注入法对电机转速进行估计的无速度传感器控制方案,并分析了电机在高低速运行时的特点。实验结果表明,采用ACA-BFA融合算法优化滑模控制器参数并结合高频电压注入法的自适应模糊滑模控制系统在加载高速(2 000 r/min)运行时的绝对误差为60 r/min,转速相对误差为3%,稳定运行时转子位置最大误差约为4°(电角度)合2°(机械角度);加载低速(50 r/min)运行时的绝对误差为8 r/min,转速相对误差为16%,稳定运行时转子位置最大误差约为5°(电角度)合2.5°(机械角度)。     

霍尔传感器电机测速综合改进技术研究

研究了一种基于霍尔传感器的位置及转速估算改进技术。针对传统霍尔传感器测速方案在不同转速下的测量结果存在较大误差的问题,综合了2种传统算法的优点,在不同的速度区间内采用不同的采样周期,使用动态更新采样周期的方式,有效地平衡了电机在不同转速下对于实时性和采样精度的要求。实验结果与理论分析均表明,相较于传统算法,位置及转速估算改进技术对采样精度和系统动态性能上均有较大提高。     

高旋制导弹药转速测量装置及方法研究

针对高旋制导弹药高转速难以精确测量问题,设计了一种基于地磁传感器的转速测量装置,测量装置主要采用了HMC1053三轴地磁传感器和STM32H753 ARM芯片来完成转速测量功能。根据地磁传感器输出信号特性,利用过零点检测方法对转速信号的时域特性进行了仿真和分析,分别采用短时傅里叶变换和连续小波变换方法对转速信息的时频特性进行了仿真分析和对比,结果表明采用连续小波变换方法得到的频率分辨率更高,求解的转速精度更高。最后通过机床转速试验及弹载飞行试验进行验证,机床转速试验解算的转速最大误差为0.011 3 r/s,试验结果表明了转速测量方法的可行性,为高旋制导弹药的导航和制导技术提供相关的支持,具有一定的工程应用价值。     

基于LabVIEW的高精度激光干涉测距系统

微位移和直线度误差作为工业测量中重要的几何参数,其测量值对精密仪器的制造与检测有着广泛应用.但随着工业技术发展,就传统测量仪器自准直仪而言,存在精度不高、实时性不强、速度慢等缺点,无法完全满足当下高速、高精度、实时监测的的要求,提出一种基于LabVIEW 的高精度激光干涉测距系统,对位移位置和直线度进行测量与分析.基于双频激光干涉测距原理,设计了光电测距仪测量得到带位移信号的光信号,经光电转换得到电信号,利用LabVIEW 平台编写操作界面和数据处理与误差分析.对系统进行实验,表明对长度30cm 导轨检测,相对误差小于0.2nm,系统具有结构简单、测量速度快、实时性强等优点,实现了位移与直线度的大范围、高精度的测量,可被在工业位移测量中广泛使用.     

基于磁阻传感器的高旋弹转速测量系统

由于现在战争的需要,对弹药精确打击能力提出了新的要求,传统的测量方法对高旋弹转速的测量,受器件过载、成本限制、精度要求已经无法满足工程应用的需求.地磁场作为一个有规律的稳定场,在宇宙空间探测、国防、矿场探测方面发挥着重要作用.本文提出的测量系统利用两片HMC1052,通过特殊的传感器组合方式获取地磁场信号,地磁场信号在再经过过零点结算,最终得到弹体转速.该测量系统能够解决转速高达330 r/s的高旋弹转速测量问题,经过试验验证,转速误差相对精度可以达到1.52%.     

基于霍尔传感器的电机测速装置

利用霍尔传感器,设计了一种电机转速测量装置并提出相应的测速算法;还设计了转速信号处理电路,将脉冲信号转化为标准的TTL电平,便于AT89C52单片机的计数运算,并通过74LS164寄存器将转速信号显示在LED上。该电机测速装置具有线路简单、实时性好、成本低、安装调试方便和节省空间等特点,尤其是在测量空间有限、轴偏心或传感器不便安装的条件下,该测量方法有明显的优势。     

基于锁相环的滚转姿态测量仿真研究

为实时监测高旋弹飞行过程中的滚转速率与相位,常规测量方法难以满足量程、精度上的工程需求,提出一种基于地磁传感器的锁相环跟踪环路测量方法.通过SIMULINK建立不同阶次锁相环的滚转测量模型,确定合适的环路滤波器阶次与积分清除时间,完成对滚转速率与相位的实时测量.仿真结果表明,2阶锁相环在对高旋弹滚转测量中,相位跟踪存在一定跟踪误差且跟踪较为缓慢;3阶及4阶锁相环可以对地磁传感器输入信号实现频率与相位的有效跟踪,从而精确解算出高旋弹滚转速率与滚转相位,具有较高的应用实现价值.     

智能仿生人工腿步速测量系统硬件研究与设计

CIP-I Leg是国内首个智能仿生人工腿原型机。本文首先介绍了CIP-I Leg的基本结构，给出了实物照片和三维CAD视图，然后重点介绍了该人工腿步速测量系统的设计方案，包括步速调整原理、控制系统结构、针阀开度值的设置方法、以及步速测量系统硬件和软件设计等。文中，我们提出了一种新的步速测量方法，即通过测量人工腿一个完整的步行周期，用步行周期的长短来反映步行速度的快慢。在硬件电路设计中，我们采用了美国A1legro公司的A3144EUA开关型霍尔传感器和TI公司的MSP430F149微处理器。微处理器用米处理霍尔传感器的信号并计算出步行周期值。实验结果表明，所设计的步速测量系统精度高，实时性好，功耗低，能非常可靠地检测出CIP-I Leg的步行速度。     

抗冲击弱电流传感器特性分析

在线监测电涌保护器漏电流,判断其失效程度,减少因雷电和电力需求增加引起的电涌造成电气设备损失。提出了一种基于互感型电流传感器的电涌保护器失效程度在线监测的方法,建立了雷电电流和电流传感器数学模型,分析了线圈匝数、负载电阻和杂散电容对电流传感器测量精度和抗冲击性影响,采用雷击和被测电流叠加后的复合信号作为激励,仿真研究了参数优化后电流传感器的时域响应特性。实验证明,在0.2～9 mA的电流测量范围内,笔者设计的互感型式电流传感器可抵抗50 kA大电流冲击,电流测量误差小于0.11 mA,满足漏电流在线监测要求。     

数字扭振测试系统的信号处理及频谱校正

介绍了自行研制的轴系扭转振动测试系统所采用的信号处理方案。对所提取的某柴油机发电机组轴系的扭振时域信号,采用多种信号处理方法对扭振信号进行频域分析及其精度比较,确定了理想的扭振信号频率和幅值校正方法,并获得了测试对象的轴系扭振的共振转速为1200 r/min,相应的最大共振扭角为0.14°。试验结果表明,采用所确定的校正方法能得到精确的频率谱,进而确定共振临界点,使扭振的高精度快速测试与实时诊断成为可能。     

基于超声波衰减效应的悬移质粒径分布反演

粒径分布是两相流的一项重要参数,为了实现其准确快速的测量,本文提出了一种超声波衰减效应与人工蜂群反演算法相结合的粒径分布测量方法。设计了基于聚焦式超声波传感器的悬移质参数测量系统,用于获得超声衰减信号并得到有效的实验衰减系数。根据理论声衰减模型求得理论衰减系数,构造理论衰减系数与实验衰减系数的误差函数作为目标函数。引入人工蜂群算法,优化目标函数,通过反演获得最优粒径分布。实验分别对三种不同分布的悬移质样本进行测量并采用筛分法作为对照实验,进行误差因素分析。结果表明,在实验范围内,该方法有较高的可行性与准确性,可为自由水体中悬移质粒径分布的测量提供一条新的思路。