基于单目视觉的球形电机转子方位测量方法

球形转子方位测量是构成永磁球形电动机闭环控制系统的重要组成部分,传统的非接触式测量方法算法复杂且实时性差,针对该问题提出了基于单目视觉的球形电动机转子二自由度方位测量方法。通过球形电机的机械结构确定了视觉测量装置的构成,在电机转子表面与输出轴固联位置喷涂圆形标记,分析相机获取的图像得到具有转子方位信息的特征点的坐标,从而计算出特征点在实际空间中所对应的转子方位。利用滑轨支架测量系统进行实验验证,实验结果表明该方法的有效性。     

三维球形电动机位置检测的研究与发展

阐述了目前球形电动机位置检测系统的研究和发展现状,探讨了这种位置检测系统的研究方向,并提出采用机器视觉的方法来获取转子转动位置,即可以采用视觉传感器来获取转子位置图像并通过分析计算而得到转子位置.     

同步旋转坐标系下的BLDCM滑模观测器算法设计

为了实现无位置传感器无刷直流电机(BLDCM)矢量控制系统中电机转子位置的准确估计,提出了一种基于同步旋转坐标系的滑模观测器算法。该方法直接在同步旋转坐标系中设计滑模观测器,以获取电机反电动势信息,再通过锁相环技术从估计的反电动势中提取电机转子的速度和位置角度信息。针对滑模观测器的高频抖振问题,采用饱和函数代替滑模观测器的符号函数。最后,通过仿真将所提算法与传统滑模观测器算法对比,并对所提算法进行实验验证。仿真与实验结果表明该算法能够准确跟踪转子的速度和位置,验证了所提算法的正确性与可行性。     

基于滑模观测器与SPLL的PMSG无传感器控制

实现永磁同步发电机矢量控制的前提在于电机转速与转子位置信息的准确获取.为此,提出一种基于滑模观测器与软件锁相环的无传感器方法,该方法直接在转子同步旋转d-q坐标系中采用滑模观测器估计电机感应电动势,再将估计出的感应电动势作为软件锁相环输入进行转速与转子位置的估计.分析、推导出了感应电动势滑模观测器与软件锁相环的数学模型...     

铁氧体伺服电机转子初始位置估计研究

针对铁氧体伺服电机的静态转矩特性,提出了一种基于双坐标参考系铁氧体伺服电机转子位置的估算方法。该方法是在电机控制系统参考坐标系中施加2个不同的参考转矩指令,通过位置传感器计算转子最大移动距离,利用反三角函数和割线法估计电机磁极初始位置。该方法有效避免电机参数变化对位置估计的影响,且易于实现。样机仿真和现场实验结果表明,基于双坐标参考系铁氧体伺服电机转子位置估算方法能够快速收敛至估计值,估计误差小,简单易行。     

永磁球形电机转子区间划分及辨识策略研究

永磁球形电机的闭环控制,往往需要获取转子的位置信息.提出一种永磁球形电机转子区间划分方法,并对其位置进行辨识研究.根据转子磁极产生的磁场分布特点,以及定子线圈的影响来确定线性霍尔传感器的输出编码转换阈值,并且基于阈值对定子球面进行空间划分来确定传感器的安装位置和数量.转子磁极产生的磁场大于阈值的位置在定子球壳内表面构成一个近似圆形区间,将该圆形区间命名为一个单元区间,在每个单元区间的中心处放置一个传感器.多个单元区间在定子表面上相互重叠形成了范围更加小的位置区间.为了分辨磁极位置,将24个传感器输出的磁场值绝对值与磁场阈值比较后得到输出编码,命名为24位编码.将24个传感器中输出编码为1的传感器进行二次编码得到一组新的编码用来判断磁极极性,命名为极性编码.综合24位编码与极性编码来对转子位置进行辨识.为了验证所提的转子辨识理论,搭建了转子位置辨识实验平台,并且对转子的几种典型位置进行验证.实验结果与理论分析结果一致,从而验证了所提出的永磁球形电机转子位置辨识方法的有效性.     

两相静止坐标系下的永磁同步电动机模型预测功率控制

为避免转子位置角检测误差给永磁同步电动机调速系统带来的不利影响,提高系统的可靠性,提出一种等价于id=0的永磁同步电动机模型预测功率控制方法.该方法通过建立两相静止坐标系下的电机增量模型,使用枚举法对基本电压矢量作用下的电流进行预测,利用采样得到的电压及电流估计反电动势和转子侧瞬时功率值,然后通过功率价值函数选择最优电压矢量.所提方法无需使用高分辨率位置传感器检测转子位置角进行旋转坐标解耦变换,可降低系统的复杂度.电机增量模型无需使用永磁体磁链参数预测电流,降低了算法对电机参数变化的敏感度.实验对比了所提控制方法与直接功率控制的稳态功率波动、转矩波动和暂态响应速度等指标,证明了所提方法的有效性.     

永磁同步电机电流控制模型的无传感器运行

传统基于扩展反电势估算转子位置和转速的永磁同步电机无位置传感器控制系统,其扩展反电势幅值易受负载转矩变化影响,使得电机转子位置和转速估算不精确。针对该问题,基于实际电机电流值与模型电机电流值之差,提出γ-δ旋转坐标系下的永磁同步电机无位置传感器电流控制模型算法。新型电流控制模型算法包含模型转速和γ-δ轴估算转速,通过δ轴电流误差求取模型转速,对模型转速补偿处理得到轴估算转速。在此基础上,对轴估算转速补偿后积分处理得到转子位置估算,从而获得准确的电机转速,避免了扩展反电势的求取。仿真和实验结果表明新型电流控制模型算法负载转矩波动下动态转矩性能良好,对电机内部参数摄动和外部干扰具有鲁棒性。     

永磁同步电机霍尔位置传感器自标定算法研究

为提高采用霍尔位置传感器的永磁同步电机控制效率,解决标定精度低的问题,提出了两种自标定算法。对提出的霍尔位置传感器自标定算法进行了建模仿真和算法编程验证,将标定后的霍尔传感器得到的转子位置与通过旋转变压器测得结果对比,验证两种自标定算法的准确性。结果表明,所提的霍尔位置传感器位置自标定方法既可以提高标定效率,也可提高获取转子位置的准确度,为实现电机的精准高效控制提供保障。     

一种新型直流永磁球形电机位置检测方法的研究

针对当前球形电机研制中遇到的定子和转子间接触摩擦力过大的问题,以及在转子三维位置检测中实时性和准确性难以实现的困难,提出一种被动3自由度球关节的设计思想,即可以采用双轴倾角传感器和旋转编码器分别检测出相应的角度,并通过分析计算,可以有效地确定转子永磁体的位置.最后通过仿真结果可知,该方法可以实现对转子的位置检测.     

永磁同步电机转子初始位置的检测方法

针对永磁同步电机初始位置检测已有方法依赖电机参数,电流相位提取算法复杂,并在检测过程中会造成转子发生转动等问题,提出一种基于高频电压信号注入检测电机初始位置的方法.该方法通过对高频电压响应的电流进行解调、滤波和最小二乘拟合处理后,再计算出正弦化响应电流最大值时的相位,便得到获取转子初始位置信息,最后利用磁路饱和凸极效应,判定永磁体的极性.仿真及实验结果表明,该方法能准确检测出转子初始位置,不会使转子发生移动,也不需要知道电机的参数,硬件结构简单.位置检测的平均误差为3.33°,可满足永磁同步电机的平稳启动需求.     

基于串行绝对式编码器的伺服电机位置及转速检测

为获得伺服电机高精度转子位置信息,文中基于TMS320F28379D的SCI模块设计了硬件接口电路,实现与串行绝对式光电编码器TS5700N8501之间的通信,根据编码器通讯协议,读取编码器应答信号,获得转子位置,并提出一种电机转向判断及转速计算的方法。实验结果表明,设计的电路可靠,软件算法可行,可以正确检测电机的转子位置、转向及转速信息,数据实时性好,满足伺服电机控制的需求。     

IKid仿人足球机器人的自定位和球定位

仿人足球机器人的定位问题是机器人完成自主移动和智能决策的关键问题之一。介绍了本校IKid仿人足球机器人自身在球场的定位和足球在机器人坐标系的定位。前者通过自身内部九轴惯性传感器测量加速度、磁场方向和旋转角速度,并在此基础上通过粒子滤波和时间漂移修正等手段补偿误差完成机器人自身的位置和姿态计算。后者通过摄像头采集足球的视觉图像,在图像处理的基础上通过单目摄像机视觉系统完成在眼坐标系中足球三维坐标的计算,并通过手眼标定实现足球在机器人坐标系的定位。以上定位系统和定位方法已被应用于现有的IKid机器人,使其更好地完成动态行走、找球和踢球等动作。     

Improved Radial Force Modeling and Rotor Suspension Dynamics Simulation Studies for Double-winding Bearingless Switched Reluctance Motor

The rotor radial force is changed by adjusting the windings current value to control rotor suspension for various kinds of bearingless switched reluctance motor (BSRM). To accomplish the BSRM's suspension control, the radial force analytical model is necessary. Currently the mathematic relationship among radial force, winding currents, and rotor rotation angle has been built for double-winding BSRM, but the rotor eccentricity displacement has not been considered. That is, the existing radial force analytical model only can be used to analyze rotor radial force when rotor shaft is located in the central position. Actually, the rotor radial force is significantly affected by the rotor shaft eccentricity displacement. It is difficult for the bearingless motor to keep the rotor shaft staying in the central position, and the rotor shaft always runs around the central position with an eccentricity displacement. The rotor eccentricity caused by the radial force is considered in the paper to obtain the air-gap permeance and the windings inductances. Furthermore, the radial forces analytical model considering the rotor eccentricity displacement is derived. Finally, the finite-element method (FEM)-based results are applied and the dynamics simulation using the proposed model is accomplished to verify the correctness of the model.     

Sensorless rotor-position detection from zero to rated speed for anintegrated PM synchronous motor drive

By integrating the motor, the converter and the control circuits of electrical drives into one casing several advantages are obtained. The drive becomes compact, the amount of wiring is significantly reduced, and the control of the inverter and the motor can be designed to better utilize their respective characteristics. The paper presents an integrated permanent magnet synchronous motor drive (IPMSM) using complete digital control. The control includes a simple sensorless estimation of the rotor position both at standstill and at rotation. The algorithm for the initial rotor position detection is based on the saliency of the rotor at no load and it provides both the location as well as the direction of the magnetization. At rotation the rotor position is estimated by a predictor-corrector-based observer. The integrated concept makes it simple to include accurate values of the machine parameters     

磁旋转编码器在永磁同步电机位置测量中的应用

为了检测永磁同步电机磁极位置,在电机位置传感器安装之后要对其进行初始定位.根据电机反电动势信号与电机位置角的关系,利用电机反电动势过零信号来定位磁旋转编码器.根据这一方案,无需调整编码器的安装位置即能够确定磁旋转编码器所输出的绝对角度与电机位置角的关系.测试结果还表明,根据磁旋转编码器输出的绝对角度,在电机刚开始转动时就能够精确检测出电机磁极的初始位置,其分辨率能够满足课题要求.     

用于PMSM无位置传感器控制的滑模观测器的设计与仿真

根据永磁同步电机的数学模型,设计出一个滑模状态观测器,用于估算电机转子位置和速度并推导其状态方程,对其稳定性进行了分析。并且对此系统进行了Matlab仿真,仿真结果表明,该方法对电机参数变化不敏感,具有较强的鲁棒性。滑模变结构状态观测器能够在较广速度范围内追踪转子实际位置,实现对转轴位置的观测,从而实现了永磁同步电机的无传感器的控制。     

“六步换向”法控制无刷直流电机设计

介绍了无刷直流电机的一种控制方法,即以dsPIC30F系列微控制器为控制核心,用霍尔效应传感器感知转子磁体位置,按照“六步换向”法给定子线圈有序通电,产生一个旋转磁场,带动转子运转,实现无刷直流电机的运行.电机的转速可通过调整微控制器的MCPWM模块的PWM信号占空比值大小来调节.这种BLDC电机控制系统结构简单,容易实现.     

增量式编码器在双馈风力发电系统中的应用

在双馈风力发电系统中,转子速度和位置的精确检测对实现高性能电机控制非常重要.使用一种增量式旋转编码器,测量双馈发电机的转速和转子位置,介绍了基于DSP的转速和转子位置测量方法流程.实验结果表明,经过初始安装角度的校正,这种增量式编码器能够准确测量电机的转速和转子位置,没有积累误差,可用于双馈风电实验系统.