环形驻波超声波电机定转子接触摩擦模型

超声波电机的接触摩擦模型对电机结构设计和性能优化具有重要作用。针对环形驻波超声波电机定转子接触摩擦问题,采用库伦摩擦+黏性摩擦定律建立了定转子接触摩擦模型。采用所建立的模型分析了一个振动周期内接触界面的摩擦力变化情况,也研究了定子不同径向振幅以及结构参数对电机输出性能的影响。最后,测量了电机的转矩 转速特性,并将测量值与计算值进行对比,二者吻合度较好。另外,对比了基于库伦摩擦定律所建立模型的转矩 转速特性计算值,对比结果表明,与基于库伦摩擦定律所建立的模型相比,基于库伦摩擦+黏性摩擦定律所建立的模型能更准确地描述定转子接触界面的摩擦传动特性。     

基于转矩分配函数的开关磁阻电机预测转矩控制

开关磁阻电机独特的双凸极结构导致电机在运行过程中产生较大的转矩脉动,限制了开关磁阻电机的应用范围.为抑制转矩脉动,本文将转矩分配函数和模型预测控制相结合,提出一种基于转矩分配函数的预测转矩控制策略.首先,由转矩分配函数将参考转矩离线分配至各相;其次,利用开关磁阻电机离散模型预测下一周期转矩大小;最后,通过代价函数选取最优控制量跟踪参考转矩.相较于传统的基于转矩分配函数的电流斩波控制方式,新控制策略取消了电流滞环,提高了控制精度.仿真和实验结果表明,相较于传统电流斩波控制,本文提出的基于转矩分配函数的预测转矩控制具有更好的转矩脉动抑制效果.     

转台伺服系统负载转矩估计研究

针对转台系统工作时负载转矩和系统参数变化大的特点,建立了伺服系统负载机械运动离散模型,设计了负载转矩观测器对负载进行估计。建立了电机系统扩展卡尔曼滤波模型并对转子角速度和角度进行估计。通过估计的电机转子角速度值和角度值得到减速器输出端相应值从而对伺服系统负载转矩进行估计。仿真结果表明扩展卡尔曼滤波方法能准确估计电机状态,负载转矩观测器能准确估计负载转矩,对提高转台伺服系统跟踪精度具有一定的理论意义。     

负载转矩和转子电阻未知任意情形下感应电机转矩无源性跟踪控制

应用无源性控制方法研究了在负载转矩和转子电阻为未知时变情形下感应电机期望转矩的跟踪控制问题。基于感应电机的Euler-Lagrange(E-L)模型,通过设计控制器、期望轨道、期望转矩、转子电阻估计器、负载转矩估计器、转子状态观测器,在理论上证明了可以实现对任意时变期望转矩的渐近跟踪,以及对负载转矩和转子电阻的快速估计。基于MATLAB/Simulink的仿真结果,证明了理论结果的正确性、有效性和高性能。     

三电平逆变器驱动的感应电机模型预测直接转矩控制系统

将模型预测控制应用于电机调速领域,对三电平逆变器驱动的感应电机模型预测直接转矩控制(MPDTC)系统进行了研究.MPDTC系统利用感应电机的离散化数学模型对三电平逆变器27种电压空间矢量对应的定子磁链和转矩未来状态进行预测,构造定子磁链和转矩的给定值与预测值偏差的目标函数,滚动优化,选取最优开关状态,实现对转矩和磁链的有效控制.仿真结果表明MPDTC策略具有转矩动态响应快,速度和定子磁链跟踪性能好,转矩脉动较小等优点.     

采用复合控制的直流力矩电机摩擦补偿

针对陀螺漂移测试转台直流力矩电机系统中存在的非线性动态摩擦和负载扰动,为提高转台位置跟踪精确度,采用复合控制方法进行摩擦补偿研究.在转台直流电机系统中,电机模型采用简化的二阶线性直流电机模型,摩擦模型采用摩擦参数为非一致性变化的动态摩擦模型.补偿方法包含一个参数自适应律和CMAC神经网络,用于估计未知模型参数、辨识位置周期摩擦扰动并给与补偿.仿真结果表明,复合控制补偿方法保证了闭环系统全局稳定性和对期望位置信号的渐进跟踪,提高了转台位置跟踪精确度.     

一种新型转矩检测技术及其在抽油机示功图中的应用

针对目前油井示功图直接测量方法存在传感器易损坏和工序复杂等不足,建立了一种基于电参数间接测量示功图的模型.从交流电机的数学模型入手,推导了静止二相直角坐标系下转矩与电压、电流的关系式,进而实现了只需检测电机的定子线电压、线电流即可准确辨识出交流电机的瞬时转矩.由电机的瞬时转矩计算出悬点载荷,提出了通过曲柄旋转角信号来获取抽油机悬点载荷与悬点位移对应关系的新方法.给出了油井现场的试验结果,并将间接测量的示功图与直接测量的示功图进行对比,证明了转矩检测方法和间接模型的正确性和有效性,可以用于分析抽油机井的工作状况.     

基于DITC的开关磁阻电机转矩脉动最小化研究

转矩脉动是开关磁阻电机较为突出的缺点.本文基于直接瞬时转矩控制(DITC)的概念,直接控制瞬时转矩跟随参考转矩,并结合转矩滞环控制器,阐述了减小转矩脉动的控制原理.针对一台3相12/8极开关磁阻电机,建立了Matlab环境下SRM系统的仿真模型.仿真结果和实验结果如实地反映了开关磁阻电机的运行特性,验证了本文所用的直接瞬时转矩控制能有效地减小转矩脉动.     

无刷直流电机输出转矩的非线性偏最小二乘回归估计

针对无刷直流电机直接转矩控制系统中,电机输出转矩估计或观测存在需检测电机状态信号难以精确地检测、观测或计算等不可避免的难题,提出一种利用电机线电流和转速两个易检测信号进行电机输出转矩估计的方法。该方法首先基于拉丁超立方抽样方法确定建模数据,确保离散数据的可靠性;然后通过核函数将建模数据中的自变量变换到特征空间,将自变量与因变量之间的非线性关系在特征空间中线性地展开;最后在特征空间中利用偏最小二乘回归方法建立电机输出转矩的估计模型。通过对转矩估计精度和控制系统性能进行分析及实验验证,证明了所提转矩估计方法能准确地估计电机输出转矩,确保电机直接转矩控制系统的性能,该方法具有较强的实用性。     

基于双滑模估计的主从结构共轴双电机模型预测直接转矩控制无速度传感器控制策略

该文以典型的主传动刚性连接共轴双电机为对象,针对双电机主从结构下的高性能控制进行研究,提出一种基于双滑模估计的共轴双电机主从结构无速度传感器模型预测直接转矩控制(MPDTC)策略,在优化双电机转矩动、稳态均衡性能的基础上进行无速度传感器控制,提高系统整体的容错性能.该策略在MPDTC的基础上引入二步反馈补偿预测以提高系统动态性能,并且进一步减小主,从转矩差,同时在传统滑模观测器的基础上设计带随速因子的Sigmoid函数进行单电机转速与转子位置辨识,并结合MPDTC进一步设计基于双滑模估计的共轴电机速度观测器.将仿真结果与多种控制方法进行叠加比较,并在主传动实验平台上进行实验验证,结果表明所提出的主从控制改进策略能进一步抑制稳态转矩脉振和主从电机转矩差,同时能对速度、负载阶跃下的转速进行良好跟踪,尤其是故障下的无速度控制性能良好.