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。     

惯量和刚度对电动负载模拟器频宽影响的分析

给出了一种电动负载模拟器的系统结构，分析了系统惯量和轴系刚度与系统加载频宽之间的关系并进行了仿真实验研究。结果表明，对于电动负载模拟系统，在选择负载惯量和轴系刚度时，既要考虑使转矩伺服系统有较高的频响，又要考虑系统的稳定性和多余力矩的抑制效果。     

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。     

炮控系统电动负载模拟器性能影响因素分析

为了抑制炮控系统电动负载模拟器中存在的多余力矩,进一步提高其输出力矩的控制精确度和动态特性,对电动负载模拟器力矩输出的影响因素进行研究。首先结合电动负载模拟器系统的结构组成和工作原理,建立数学模型,得到输出力矩对应的传递函数和具体影响因素;然后依次研究电动负载模拟器系统的连接刚度、力矩电机的输入力矩、负载电机的角度、摩擦、间隙等非线性时变量对系统力矩输出的影响,并分别采用时频阈分析和谐波跟踪等方法进行性能评估;最后结合具体仿真和实验数据,分析影响力矩电机输出力矩谐波畸变的定性和定量关系,为提高电动负载模拟器控制性能提供有力的理论支撑。     

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。     

电动负载模拟器中多余力矩的新型抑制方法

提出了一种抑制电动负载模拟器中多余力矩的新型方法，即位置伺服电动机电流前馈扰动补偿法。首先建立了电动负载模拟器的数学模型，然后讨论了加载对象角位移和加载电动机角速度前馈扰动补偿法的局限性，在此基础上提出了电流前馈扰动补偿法，并在Madab中进行仿真，得到了很好的补偿效果。     

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。     

基于比例谐振控制的电动负载模拟器高频率加载控制策略及其稳定性分析

将比例谐振(proportional resonant,PR)控制应用于电动负载模拟器(electric load simulator,ELS)的负载力矩控制,可以有效抑制承载系统主动运动带来的多余力矩,实现高精度加载。但是,PR控制器的谐振频率与加载频率对应,当加载频率较高时,采用PR控制器的ELS系统稳定性通常难以保证,限制了加载频率的提升。针对此问题,对采用PR控制器的ELS系统进行设计与分析。首先对ELS的速度控制器进行设计,为PR控制器的应用奠定基础。对于PR控制器,采用奈奎斯特图,在离散域中对系统稳定性进行分析。同时在PR控制器中引入相角补偿,基于系统稳定性分析,合理设计控制器参数,以保证系统在高加载频率条件下仍然具有足够的稳定裕度与平滑的动态响应,实现高频率高精度加载。在ELS实验平台上进行实验,验证了本文提出方法的有效性。     

电动加载系统多闭环复合控制

为了克服电动加载系统中存在直接影响加载精确度和动态性能的多余力矩强扰动以及电机、机构等非线性因素,提出了一种以转速闭环作为内环、力矩闭环作为外环,以及位置闭环作为外环补偿的复合控制策略,它能够对多余力矩和非线性因素进行隔离抑制。从系统的抗干扰性、鲁棒性等方面与传统单转矩闭环进行了理论分析和比较,转矩闭环采用模糊自适应PID控制算法,以提高加载系统的自适应能力。实验结果表明,与传统闭环控制效果相比,复合控制能够有效抑制多余力矩干扰,提高了力矩跟踪精确度和系统动态性能。     

基于重复控制的电动加载系统研究

电动加载系统的优点在于加载跟踪速度快,而消除多余力矩是加载系统保障加载精度的技术关键。常规PID控制难以满足系统准确性和快速性的需求,提出了一种基于重复控制的复合控制策略。建立了电动加载系统的数学模型,给出了电动加载系统的结构图,并采用重复控制器来提高系统的控制精度。仿真结果表明,该方法能够有效地抑制多余力矩,提高系统的跟踪性能。这种控制算法易于实现,具有较强的实用性。     

基于可编程逻辑控制器的超声电机测试系统设计

为了给工程技术人员提供易于操控的超声电机特性测试设备,设计了基于可编程逻辑控制器(PLC)的测试系统。根据超声电机常用的特性要求,利用力矩传感器输出的脉冲信号,通过PLC的高速输入口,用梯形图实现力矩和转速的采集和显示。通过可编程逻辑控制器配套的人机界面,实现了触摸屏对超声电机的测试进行操作。测试系统能够完成超声电机机械特性测试、超声电机自动加减载测试、超声电机带负载起动特性测试和超声电机手动测试等4种模式。通过试验对该系统进行验证,达到易于操作的要求。     

一种新的内置式永磁同步电机弱磁调速控制方法

提出了一种新的内置式永磁同步电机弱磁调速的电流调节算法。该算法能够保证电机在整个弱磁调速区以最大的转矩电流比运行。其d轴电流根据外部转矩、转速给定和母线电压值的变化来决定,q轴电流分量则由d轴电流值和转速值来决定。文章通过系统仿真验证了该算法具有动态反应快、调速区间转换平稳的特性。     

数字式可控加载装置的研究

在进行理论分析和系统仿真的基础上,设计了数字化可控加载装置,模拟了各种负载转矩、参数及负载变化对系统的影响,从而为拖动系统进行各种加载装置的性能研究提供了良好的平台,推进了高性能电机的发展和高性能拖动系统的研究.该装置具有动态响应快、稳态精度高、鲁棒性强、控制灵活等特点.最后,通过仿真及实验证明了可控加载装置理论的正确...     

永磁同步电机转动惯量辨识研究

永磁同步电机伺服系统的控制性能不仅受到电机参数的准确性影响,还受到负载转矩变化等因素影响。为了使伺服系统具有良好的动态响应特性,需要对电机机械参数进行辨识,对负载转矩进行前馈补偿。将负载转矩和扰动转矩进行合并,应用状态观测器对合并后的扰动负载转矩进行辨识。采用积分辨识法对扰动负载转矩进行计算,得到转动惯量辨识结果。仿真和试验验证了该方法的可行性和有效性。     

机械弹性储能系统中永磁同步电机反推SVM-DTC控制

机械弹性储能系统在储能过程中驱动电机负载的转矩和转动惯量连续变化,情况复杂,需要一种能够快速跟踪其变化且抗干扰能力较强的控制系统。直接转矩控制响应快,能快速跟踪储能箱转矩,结合反推自适应控制算法,可以使其有较好的稳态和暂态性能。首先采用遗忘因子递推最小二乘算法辨识储能箱转矩和转动惯量,实时更新控制对象参数,结合辨识结果设计转角、转速、转矩和磁链反推控制器,并最终得到定子电压在两相静止坐标系下的分量,同时设计转矩和转动惯量自适应控制器消除辨识误差对控制性能的影响,进一步应用电压空间矢量调制方法产生频率恒定的开关信号,控制逆变器运行。实验结果表明永磁同步电机输出转矩能够快速跟踪负载转矩,且转矩转速脉动较小,储能过程平稳。     

能量回馈型高精度加载电机驱动器拓扑研究

为了减小电动负载模拟器的输出转矩脉动,提高其加载精度,多电平结构被越来越多地应用于加载电机驱动器拓扑.为进一步提高系统频宽,回收加载电机的制动能量,提出了一种基于多电平变换技术、能量可双向流动的驱动器拓扑结构,并对其工作原理与控制方法进行了详细分析.仿真和实验结果表明,提出的新型驱动器加载精度较高,并且在无扰跟踪正弦转矩加载实验中,双十指标下频宽达10Hz,较之传统驱动器在加载性能上有较大幅度的提高.     

ACS800变频器在加载试验台控制系统中的应用

介绍应用ABB公司的ACSS00直接转矩控制(DTC)变频调速控制系统具体实现减速机性能的测试.此系统通过把交流转换成直流送到直流母线上,再通过控制相应变频器完成减速机动力和加载的模拟过程.动力电机与减速机的输入轴相连驱动减速机,通过控制电机的速度达到减速机的额定转速,加载电机与减速机的输出轴相连,通过转矩控制给减速机加载.变频器控制和数据采集交换通过PROFIBUS-DP网络通讯完成.     

电动汽车永磁同步电机滑模低速控制

针对采用永磁同步电机i_d=0矢量控制调速的电动汽车电机驱动控制系统,为了改善其抗负载扰动能力,并且当电动汽车处于低速运行时,能够输出大转矩,将滑模变结构控制中的变指数趋近律进行改进,设计了一种滑模速度控制器。为了减小滑模变结构控制的抖振问题,引入饱和函数来代替符号函数,同时考虑到滑模速度控制器中存在滞后问题,将饱和函数与经过积分环节后得到的信号相乘,在提高了响应速度的同时增强系统的抗扰动能力。经过仿真验证,不同负载工况下,滑模速度控制器具有较强的鲁棒性和抗扰动能力,满足电动汽车低速运行工况下输出大转矩的要求。     

基于磁链与负载观测器的异步电机反步滑模控制

针对参数摄动及负载转矩未知且变化会影响异步电机速度控制的问题,设计了一种改进型指数趋近律的滑模转子磁链观测器,用于估算电机转子磁通值,同时将磁通观测值用于负载转矩的估计。引入磁链误差、转速误差,通过反步滑模控制算法,将转子磁通与负载转矩的观测值用于异步电机控制。在转子电阻摄动与负载转矩未知且变化的情况下,将该控制策略与自适应反步控制方法进行实验结果对比。实验结果表明,该控制策略的响应速度快且跟踪精度高,提高了异步电机速度控制系统的抗干扰性能。最后,提出一种转速软给定方法,实验表明该方法能有效抑制转速变化时刻定子电流与电磁转矩的急剧增加,进一步改善了电机系统的性能。     

基于逆变器的永磁同步电机端口特性模拟及控制技术研究

文章提出了一种基于逆变器的永磁同步电机模拟系统,该系统可在电机驱动测试中取代实际电机和机械测试平台。文章采用亚当斯法建立永磁同步电机的数学模型,模拟电机可实时计算出当前时刻电流和转速等电机状态量。采用改进内模控制器,控制逆变器准确跟踪指令电流,保证电机模拟器电流跟踪的快速性和准确性。设计的龙伯格转矩预估观测器,使电机产生高频脉动转矩以抵消电机转矩的波动。对设计的电机模拟器进行空载启动、突加负载2种典型运行状态的验证,仿真结果表明该电机模拟系统性能良好,能够准确高效的模拟永磁同步电机电机端口的电流特性。