电动负载模拟器的发展与现状

在对电动负载模拟器多余力矩产生的机理加以分析的基础上,详细论述了电动负载模拟器多余力矩的补偿方法,提出了多余力矩的理论分析、加载电机的选用、前馈补偿参数的选择和前馈信号的获取方法,复合式控制策略的运用是负载模拟器设计的关键技术和未来的研究重点。     

引入弹簧杆的电动负载模拟器实验研究

针对电动负载模拟器的设计和实验分析问题,在负载器结构上引入了弹簧杆的弹性环节,降低了整个加载系统的有害多余力矩并提高了力矩加载的性能。建立了引入弹簧杆后负载模拟器的数学模型,分析了系统不同刚度系数对加载稳定性和快速性的影响。结果表明,可以采用舵机角速度作为前馈补偿来抑制多余力矩,加载实验的数据分析表明了引入弹簧杆的电动负载模拟器的动态响应能力。加载实验中需要跟踪正弦力矩加载指令,实际加载力矩的幅差和相差均小于10%。     

基于迭代学习控制的电动伺服负载模拟器

电气伺服系统在体积、结构、成本和控制性能等方面比电液伺服系统更为优越，由电气伺服系统构成负载模拟器取代电液负载模拟器为被测对象提供模拟负载，将大大提高仿真加载的性能。该文探索了电动伺服负载模拟器的实现问题。针对飞行器舵系统的仿真加载需求，提出了由永磁电机伺服系统组成的电动伺服负载模拟器的系统结构；将PID反馈控制和迭代学习控制相结合构成加载复合控制器，有效地抑制了多余力矩，消除了传动间隙和加载对象参数变化对系统的影响，实现了加载转矩的高精度跟踪控制。     

扰动观测器应用于电子负载逆变侧的研究

针对采用BP调节器时无法消除逆变侧电流环前向通道中诸多扰动的问题,提出了一种扰动观测器前馈补偿法与BP调节器相结合的方法。将系统被控对象中所有非线性扰动视为一个扰动进行观测并前馈补偿,显著改善了并网电流质量。给出了理论分析和系统设计方法,最后通过仿真和试验验证了该方法的有效性。     

基于参数辨识的电动负载模拟器复合控制

针对电动负载模拟器运行过程中系统存在的参数时变问题,同时为了保证力矩精确加载,提出了自适应控制器与前馈补偿控制器相结合的复合控制策略。引入了弹性杆以提高加载精度与系统稳定性;将自调整遗忘因子递推最小二乘法与神经网络相结合进行在线辨识系统时变参数,结合系统性能指标设计了模型参考自适应控制器;采用舵机位置前馈补偿,实现多余力矩的抑制。通过仿真验证了该复合控制策略的可行性和有效性。     

粒子群优化模糊PID的电动负载模拟器研究

为了解决多余力矩对电动负载模拟器强干扰，影响加载指令跟踪精度的问题，将基于粒子群优化的模糊PID控制方法用于加载电机控制器的设计。首先在分析加载电机结构以及工作原理的基础上建立了电动加载系统的数学模型，并利用结构不变性原理进行前馈补偿推导；其次针对常规PID控制器无法通过变参数来应对复杂的非线性环境，以及模糊PID量化因子、比例因子难以依靠经验调整问题，提出了一种基于模糊PID和粒子群优化算法的复合控制策略；最后通过仿真验证了该控制策略在对多余力矩消除上要优于常规的模糊PID控制。     

带负载电流前馈的VIENNA整流器PR控制

针对三相VIENNA整流器传统PI控制器存在输入交流静差和抗负载扰动动态性能差的问题,提出一种适用于VIENNA整流器的负载电流前馈比例谐振(PR)控制策略。利用PR控制器有效消除输入电压电流相位差,实现无静差跟踪。并在电流闭环外嵌入负载电流前馈补偿环节,将负载扰动信息通过前馈环节直接作用于电流给定,提高抗负载扰动动态调节时间,增强系统抗扰性。并将所提方法与传统PI控制策略进行性能对比测试,实验结果表明所用方法可以有效提高负载扰动下的动态性能和改善输入功率因数。     

基于降维负载转矩观测器的永磁同步电机转矩前馈补偿策略

针对飞机电蒸发冷却系统中永磁同步电机(PMSM)在不同工况下的抗负载扰动问题,研究了负载转矩前馈的方法,提出了一种基于降维负载转矩观测器的转矩前馈控制难点。针对降维负载转矩观测器提出工程化设计方法,通过将观测到的负载转矩补偿到电机电流环输入,实现电机对负载扰动的快速响应,提高了抗负载扰动能力。仿真和试验结果验证了降维负载转矩观测器设计方法以及PMSM负载转矩前馈控制算法的正确性和有效性。     

永磁同步电动机驱动泵控缸系统抗扰研究

针对永磁同步电动机驱动泵控缸系统中存在的随机性负载扰动,提出采用模型跟踪控制和负载转矩前馈补偿复合的算法,通过对电机转矩和转速的实时估计,补偿控制电流,抑制负载扰动引起的性能变化,同时采用共振比控制,在负载转矩反馈环节引入共振比参数,消除电机和液压系统耦合振动,提高系统抗扰动性能。通过对采用上述方法后永磁同步电动机泵控缸系统的仿真和试验研究,证实该方法对随机扰动和参数变化均具有很强的鲁棒性,同时可提高系统的控制精度。     

液压负荷模拟器的分析与设计

对液压负载模拟器进行了深入分析和研究,针对机液负载模拟器,电流负载模拟器和加载液压马达壳体同步反馈型电液负荷模拟器３种结构型式,分析了各自的优缺点,最后,以电液负载模拟器为例,提出了按加载梯度选择动力参数的方法和一种能有效减少多余力的复合材料方法。     

矢量控制电动执行器死区补偿新方法

逆变器的死区会导致电动执行器在低速时出现电流畸变,严重影响系统的稳定性。在理论上,根据电流的过零点可以进行死区补偿,但是在实际系统中,由于噪声的影响,难以检测精确的电流过零点,因此可能出现误补偿。针对以上问题,提出了一种新的死区补偿方法。对电流进行矢量分解,用电流的矢量角来间接判断电流的过零点,同时对阶跃补偿电压进行线性化处理,有效减小了可能的误补偿电压。为了验证算法,在一台0.8 k W矢量控制电动执行器上进行死区补偿实验和转速阶跃变化实验,实验结果表明,所提方法可以有效地对死区进行补偿,并明显改善了电动执行器的低速稳定性,由此证明了所提方法的有效性和可行性。     

一种永磁无刷直流电动舵机四象限控制

分析了无刷直流电机(BLDCM)相电流和转矩的关系,得到了控制相电流就可以控制转矩的结论。在此基础上,提出了一种新型的无刷直流电动舵机四象限控制方法,该方法根据不同的转子位置计算反馈电流,并将反馈电流与给定电流滞环比较得到正/反转信号,通过该信号调节相电流以达到控制转矩的目的。本文还分析了BLDCM的换相转矩脉动,得到电机低速运行时,令2α=αt就可以保持非换相电流不变、消除换相转矩脉动的结论;在此基础上,指出了该四象限控制方法通过对相电流的控制能够减小电机低速换相转矩脉动。仿真和实验验证了该四象限方法能够实时、有效地控制相电流,减小电机低速运行时非换相电流的脉动,同时也能够满足系统的动态性能指标。     

Transient Magnetic Fields and Current Distributions in an Electric Vehicle Caused by a Lightning Stroke

An electric vehicle has more electronic parts than a gasoline‐powered vehicle. Not only the control circuits but also the driving circuits of electric vehicles are electrical, in contrast to those of gasoline‐powered vehicles. This means that there is a higher possibility of malfunctions in an electric vehicle due to electromagnetic disturbances caused by a lightning stroke. Therefore, it is important to establish lightning protection methodologies for electric vehicles. To clear up with the mechanisms whereby the lightning current following through the vehicle body and some other parts causes the malfunctions, it is important to clarify the transient magnetic fields and current distributions in electric vehicles. In this paper, the transient magnetic fields and the current distributions in an electric vehicle are simulated by the FDTD method, and the probability of lightning damage is discussed.     

High amplitude vibration of piezoelectric bending actuators

The properties of several configurations of piezoelectric bending actuators were investigated at high vibration amplitude both theoretically and experimentally. It was found that under high amplitude vibration conditions, the failure of the actuator was mainly caused by the maximum stress and domain reorientation. The actuator tends to fracture or crack at the location of maximum stress, which is indicated by the sudden drop of the displacement during frequency scan. The dimension, boundary condition and vibration order influence the distribution and magnitude of the stress. Domain reorientation may also occur during the frequency scan, which results in the distortion of the current profile. And meanwhile the magnitude of the current, admittance and temperature of the actuator will increase significantly and abruptly. The temperature was found to be increase with the increase of frequency, electric field or vibration amplitude due to the higher mechanical and electrical losses. The un-even stress distribution has also resulted in a high-to-low gradient temperature rise from the clamped end to the free end of the actuator under the Clamped-Free boundary condition. A linear model based on Euler–Benoulli theory has been derived and it provides reasonable explanations on the phenomena observed experimentally in this paper.     

单电源燃料电池电动车的设计与控制研究

采用质子交换膜燃料电池(PEM FC)与人力相结合的动力系统,设计出一种仅由PEM FC供电的电动车。该系统针对PEM FC在电动车启动、爬坡时输出功率不能很好满足车辆要求的特性,采用人力补偿及合理的控制策略使PEM FC在高效率下运行,克服PEM FC作为独立电源供电的不足。理论分析和实物运行结果表明,该系统具有较高的能量效率和良好的运行稳定性。     

超磁致伸缩致动器的磁-机械强耦合模型

稀土一铁超磁致伸缩材料作为一种新型功能材料，其应用越来越受到人们的关注。为了有效地设计、开发超磁致伸缩材料的器件，必须建立材料器件的输入输出模型。利用能量变分原理，针对研制的超磁致伸缩致动器，建立了系统的磁一机械强耦合模型，并应用有限元法计算了致动器的输入电流与输出位移的关系曲线。计算值与实验值比较吻合，表明所建立的模型能够反映致动器的输入输出关系，模型对于设计超磁致伸缩器件、优化设计方案具有重要意义。     

适用于含串补设备的输电线路电流差动保护新判据

串联电容补偿(即串补)设备应用到高压输电系统时增加了电流差动保护误动/拒动的可能性。针对于此,梳理了传统电流差动保护原理、构成及传统制动特性的不足之处。分析了串补设备对传统电流差动保护的影响,并提出了一种基于幅相特性的保护判据。该判据利用串补输电线路两端电流(或故障分量电流)的相角差及最小幅值比构成电流幅相平面,通过对四个故障区域电流幅值及相位的分析,制定电流差动保护的电流构成。进一步形成电流差动保护判据。仿真考虑了串补设备、过渡电阻、电容电流等对保护动作的影响,仿真结果验证了保护的有效性。     

一种新型的磁悬浮四维物镜力矩器

数字光盘的发展对光学头的的性能要求越来越高，而现有的二维物镜力矩器只能实现聚焦和寻迹，不能对光盘倾斜进行补偿。本文介绍了一一种新型四种维物镜驱动力矩器结构，可以实现集聚焦、寻迹，以及跟踪光盘倾斜角的四维运动，实验证明，该四维力矩器可实现小角度偏转，并且倾角与线圈之间具有良好的线性关系。     

基于压电驱动技术的细胞微量注射装置

提出了用压电陶瓷在通电下产生的微小变形的原理来设计压电驱动器,利用微位移压电驱动器来完成细胞微量注射微动平台的定位和注射,并且将微动平台和由电机带动的细胞微载台来构成细胞药物微量注射的机械结构与控制系统。压电式细胞微量注射装置的定位和注射动作全部由压电驱动器来完成,和目前国内外的细胞微量注射装置相比主要特点是定位精度和注射精度都比较高。     

基于条件技术的Anti-windup设计及其在伺服系统中的应用

大多数执行器不可避免的会出现饱和现象,严重影响了系统的闭环性能,甚至影响系统的稳定性。为此,该文介绍了条件技术的Anti-Windup设计方法。通过引入“可行参考输入”的概念,设计了以传递函数形式表示的抗饱和补偿控制器。并用此方法有效地解决了某型电动转台伺服系统中存在的控制器Windup问题,仿真结果表明转台伺服系统性能得到改善。