双电机驱动伺服系统神经网络控制器的设计

针对存在未知齿隙和摩擦等非线性的双电机驱动伺服系统的控制问题，给出了双电机驱动伺服系统的模型，设计了基于三角级数多项式扩展的函数链神经网络（FLNN）在线辨识未知的齿隙和摩擦非线性，利用Backstepping方法设计了神经网络控制器，得到了同时使系统跟踪误差、驱动子系统间同步误差及网络权值的一致有界权值调整策略。仿真表明，所提出的控制策略是有效的。     

基于扰动补偿的双电机同步消隙策略研究

在减速比较大的末端齿轮传动机构中,齿隙的存在将导致系统的动态性能表现大幅降低。针对常见的对齿隙进行数学建模及仿真的分析方法,在Creo中建立实体模型,导入Adams并与MATLAB/Simulink进行联合仿真的方式来验证双电机驱动消隙策略的有效性,并设计基于双电机控制系统的扩张状态观测器(ESO)对扰动进行补偿。仿真结果表明:采用的双电机同步消隙策略能有效解决末端齿轮传动机构的齿隙问题,所设计的补偿器能可靠抑制扰动对伺服系统的影响。     

浅述双电机驱动系统消除齿轮间隙的对策

在电动伺服系统中常采用双电机驱动实现大力矩输出,而齿隙的存在使得输出轴不能精确定位。本文介绍的采用双电机差步驱动实现自动消隙的控制方法,大大改进了含有齿轮传动机构的控制精度,提高了含有齿轮减速机构的双拖动电动伺服系统的定位精度。     

双电机驱动伺服系统齿隙非线性控制研究

利用多电机施加偏置力矩是一种齿隙非线性补偿的常用方法,但完全消除齿隙的影响则需要更为深入的控制策略.以双电机驱动伺服系统为研究对象,针对施加偏置力矩后的系统进一步展开研究.通过应用Backstepping方法选择控制Lyapunov函数(CLF),设计了基于状态反馈的控制策略,完全消除了齿隙非线性对系统的影响.理论分析和仿真研究表明,该方案能够保证系统稳定地跟踪参考输入,同时保证整个控制系统渐近稳定.     

超声电机非线性建模和广义预测控制

针对超声电机输出速度与驱动频率、相位差和电压幅值呈很强的非线性,很难建立完整而精确的控制数学模型并用于高精确控制的问题,将超声电机模型分解为一个稳态非线性环节和一个动态线性环节组成的Hammerstein模型。为了辨识驱动频率、相位差和电压幅值与超声电机稳态速度的关系,提出采用均匀设计进行实验设计,通过对电机稳态速度和阶跃响应的辨识,建立旋转超声电机多变量非线性Hammerstein模型,并验证该模型的有效性。基于超声电机Hammerstein模型提出了两步法广义预测控制算法,分别以驱动频率、相位差和电压幅值作为调节变量,对电机进行速度控制仿真,结果表明该算法能够准确地跟踪设定速度,证明所提出的超声电机的辨识建模方法和广义预测控制的可行性。     

面向重型机床回转工作台的双电机消隙技术

重型机床大型回转工作台由于齿轮间隙的存在而影响机床性能和精度,从这个问题出发,阐述了利用双电机驱动消除齿轮机械传动间隙的原理,针对回转工作台模型进行了动力学建模仿真,并建立双电机消隙的仿真平台。利用华中数控848B系统和回转实验台进行试验,验证机械参数对消隙效果的影响,满足了重型机床回转工作台双电机消隙的技术需求。     

基于变偏置力矩的双电机系统消隙控制方法研究

针对双电机驱动控制系统,提出一种基于电机电流的变偏置力矩消隙控制方法,根据电机的负载电流值及设定的转换函数w,动态输出偏置力矩以实现消隙控制与共同驱动控制之间的转换。同时,给出了转换函数中电流设定值的选取方法,该选取方法简便可行,为工程实际应用提供了理论依据。建立双电机驱动系统仿真模型对控制方法的有效性进行验证,仿真结果表明,采用变偏置力矩控制的双电机系统能够消除传动间隙;通过合理选取转换函数中的电流设定值,可降低静态下的电机间偏置力矩,从而降低系统能耗;偏置力矩的动态输出提高了双电机驱动系统的力矩输出能力。     

双定子直接驱动变磁阻电机变结构控制

针对直接驱动双定子变磁阻电机存在严重的非线性,转矩控制困难,对负载扰动敏感的控制难点,给出一种此类电机的高性能控制算法,转矩控制由一种非线性的电机模型和转矩分配函数来实现,速度调节器采用一种新型的变结构控制算法。试验结果表明,转矩控制器能很好的控制电机的转矩输出,所采用变结构算法也大大增强了电机系统的鲁棒性和快速性。本文算法为此类电机的高性能控制作了有益的尝试。     

双电机驱动机床进给系统消隙控制

双电机双丝杠驱动的机床进给系统可以提高驱动刚度,但丝杠传动不可避免地带来传动间隙,导致进给跟踪精度降低。针对丝杠传动间隙问题,建立了驱动系统的数学模型,设计双电机力矩分配策略为:在远离期望目标时,两个电动机共同驱动,在接近目标时,一个电动机作为驱动电机,提供驱动力矩,另外一个电动机作为消隙电机提供消隙力矩,实现消隙功能。采用速度差反馈控制方法实现双电机速度同步,消除在相同力矩给定情况下,由于电机特性差异引起的转速同步误差。仿真和实验结果表明所提出的方法能够有效地实现双电机双丝杠驱动机床进给系统的消隙控制。     

无刷双馈电机反馈线性化控制方法

该文首先给出控制电机电流源供电时无刷双馈电机在转子坐标系下的状态空间模型,经旋转坐标变换得到控制电机同步坐标系下的仿射非线性状态空间模型,分析其静态直流特性。以此为基础应用反馈线性化方法解决无刷双馈电机的解耦控制问题,得到控制电机同步坐标系下的解耦控制方法及其实现的必要条件,给出相关参数的折算方法和测试方法。仿真结果证明该文给出的控制方案的有效性和鲁棒性。     

齿隙非线性对闭环直流调速系统的影响

采用最佳工程法设计了电流和转速调节器结构,选择合适参数,用Simnlink建立仿真模型,对系统动态性能进行分析。并引入传动系统齿隙非线性因素,分析了齿隙位置和调节器参数对系统稳定性的影响。对机械传动和控制系统设计具有积极的指导意义。     

基于频率自适应 PLL 的传动系统牵引电机转速实时估计

为满足传动系统在牵引电机无速度传感器控制、速度传感器异常诊断与预测等领域对牵引电机转速精确估计的要求,提出了一种基于频率自适应锁相环的转速实时估计方法。首先针对传统锁相环(PLL)算法无法实现频率大范围跟踪问题,提出了一种前馈参考频率自适应调节的二阶广义积分锁相环(RFSOGI-PLL)算法,实现定子电流基波频率的大范围实时跟踪;再利用牵引电机转速与定子电流基波频率以及齿槽谐波关系模型,结合电机结构参数,实现了传动系统牵引电机转速大范围实时估计;最后在某型大功率交流传动系统上对所提算法的有效性进行了验证。仿真与试验结果表明,与传统PLL算法相比,所提的RFSOGI-PLL算法可有效提升算法对跟踪频率变化的适应性,满足牵引电机转速估计在快速性和估计误差等指标方面的要求。     

发电机膛内检测运转平台双电机交叉耦合控制策略

针对用于大型发电机膛内检测装置的双电机驱动系统可能存在运动过程不同步而导致系统机械损坏等问题,提出一种将交叉耦合补偿机制应用于双电机闭环控制的优化算法,解决了系统运行过程中两个电机由于位置、转速等不同步而导致的系统震荡甚至损坏。仿真和实验结果验证了该方案的有效性和可行性。     

基于粒子群优化算法优化陷波器参数的永磁同步电机振动抑制技术方法研究

针对振荡问题，在工业控制系统中，电机与负载之间一般都是通过传动轴、齿轮或者联轴器等传动机构进行连接，然而传动机构有一定的刚度系数，并不是完全刚性的，因此电机和负载之间存在柔性传动，即“末端振荡”。永磁驱动控制系统机械谐振抑制的综合设计是电机驱动领域的关键共性技术，对于提升永磁电机控制系统动态响应品质、提高系统安全性具有十分重要的意义。本文提出了一种基于智能算法的共振抑制方法，可有效解决陷波器由于参数耦合导致难以整定的问题，解决了伺服系统中多轴共振问题，既发挥了粒子群优化算法的优化计算能力，又体现了陷波滤波器有效滤除谐波的优点，将二者融合起来，有效消除了永磁同步伺服电机的共振谐波，抑制伺服共振现象。     

全桥型DC/DC变换器的DMC-PID串级控制策略研究

研究了全桥型DC/DC变换器系统的控制方法。针对现有DC/DC变换器动态响应速度慢、抗干扰能力差的现状,提出了基于状态反馈精确线性化的动态矩阵控制-比例积分微分DMC-PID（dynamic matrix control-propor-tional integral differential）串级控制方法。应用状态空间平均法建立全桥型DC/DC变换器系统的非线性模型,通过状态反馈精确线性化后得到线性化系统。为使系统获得优良的控制性能,选取DMC-PID串级控制方法。该控制方法同时具备PID算法的鲁棒性和DMC算法的快速性和稳定性,能有效地解决电源输入电压大范围波动输出电压不能及时稳定的问题。通过仿真分析和实验验证了该方案能在各种扰动工作条件下实现对变换器输出精确、快速的控制。     

基于定子磁链模型的异步电动机反馈线性化控制

从异步电动机的定子磁链模型出发 ,应用直接反馈线性化理论实现了异步电动机系统的输入 -输出线性化与解耦。系统分解成转速和磁链两个独立的最简线性子系统 ,实现了转速和磁链的完全解耦。算法简单实用 ,仿真结果表明其性能优良     

双电机刚性齿轮传动系统转矩均衡控制

传统双电机刚性齿轮传动系统长时间运行后,齿轮的磨损和形变增大,导致两台电机间输出的电磁转矩差值随之增大,此时单台电机存在过载的风险。针对上述问题,提出一种基于交叉耦合控制算法的转矩均衡控制策略,通过设计转矩同步控制器,将两台电机转矩控制作为一个整体来考虑,选取合适的耦合同步系数,通过交叉反馈对各台电机的转矩给定值分别进行补偿,最终实现输出转矩的均衡控制。仿真和实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

感应电机速度和电阻自适应辨识的LMI方法(英文)

该文研究了一种感应电机无速度传感器模型参考自适应系统(model reference adaptive system,MRAS),提出一种新型的基于自适应磁链观测器的常数增益速度辨识方法。首先,运用李亚普诺夫(Lyapunov)稳定性理论设计出自适应磁链观测器及速度估算方法,通过MATLAB中的线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)工具箱求解线性矩阵不等式获得磁链观测器的增益矩阵,保证了此磁链观测器的稳定性,同时也克服了运用极点配置方法带来不稳定区域的问题。该文还研究了基于自适应观测器的电阻辨识问题。基于给出的自适应磁链估计方法,设计了感应电机无速度传感器直接转矩控制系统,并进行了MATLAB仿真和实验,结果表明,提出的无速度传感器速度方法在全速范围内具有很好的动态和静态性能。     

New approaches with sensorless drives

In this article, we investigate a means of extricating the position information involved in terminal voltages and currents to estimate the rotor position of a PM synchronous motor. One way to extract the position information is to construct the state observer based on the motor model including electrical and mechanical equations. Then, the stability of the observer is an important issue in providing accurate position information for the motor drive system. In order to stabilize the system, the gains of the observer have to be optimized. However, these schemes have some difficulties in determining the optimum gains of the observer under any operating condition because the electrical equations are nonlinear in such motor models. We present a new approach for constructing the observer to extract precise information from the rotor position, and its speed from the technical quantities. First, to overcome the aforementioned problem, we propose the control inputs that can eliminate the nonlinear term in the electrical equations and realize the linearization of the motor model. This permits use of linear control strategies to determine the characteristics of the system. Second, we perform the rotor-speed estimation by using the reduced-order observer based on the linearized model. Third, the rotor position is calculated by using the estimated rotor speed and then corrected by the d-axis current error. Thus, we realize the stable drive of the motor without position sensors by measuring only two line currents. Finally, the validity of the proposed control scheme is confirmed by experiments     

感应电机滑模变结构控制系统的半实物仿真

滑模变结构控制非常适用于高阶非线性系统,但如何快速而有效地验证此类先进控制算法是开发人员面临的主要问题。基于此,针对大功率高性能调速控制系统,提出了快速验证的半实物仿真方案。首先,设计出基于滑模变结构控制的感应电机电流内环控制策略,在分析半实物仿真机理的基础上,搭建了滑模变结构控制系统的实时仿真模型,实现了系统硬件在环仿真,并分别对PI控制和滑模变结构控制的电流控制效果进行了对比实验。结果表明,滑模变结构控制策略在动态性能和抗负载扰动性能方面具有明显优势,半实物方案对先进控制算法的有效验证和应用具有重要意义。