基于自适应陷波滤波器的伺服系统谐振频率估计及抑制

在使用陷波滤波器抑制伺服系统机械谐振时,需要获取准确的机械谐振频率。为了快速检测出谐振频率,提出了一种基于自适应陷波滤波器(ANF)的机械谐振频率估计算法,通过速度误差信号分析,实现谐振频率在线快速辨识。首先,建立柔性连接伺服系统模型;然后,对ANF频率估计算法进行分析,并且与常用的快速傅里叶变换(FFT)频率检测算法的分析精度和计算速度进行对比。数值比较和仿真验证表明,ANF频率估计算法可以更快地实现谐振频率的精确检测。最后搭建试验平台,以ANF频率估计的结果作为陷波器的中心频率,成功实现了电机转速振荡的抑制,验证了该方法的有效性。     

一种伺服系统末端谐振抑制方法及试验

针对伺服系统在等速运动中出现的末端谐振问题,该文章设计了一种滤波深度和滤波宽度可调的陷波滤波器。采用FFT频谱分析法,把时域信号转换为频域信号,通过频率提取算法获取谐振频率。最后通过试验验证了所述陷波滤波器的有效性。     

伺服系统机械谐振问题的研究

本文提出一种新型的ＦＩＲ滤波补偿器,并把它用在伺服系统中,用来抑制机构谐振,文中给出其计算机仿真及实验研究结果,结果表明：采用ＦＩＲ补偿器可以较好地抑制伺服系统的机械谐振,性能优于其它补偿器,其设计方法简单实用,适用于工程实际。     

基于可调惯量比的伺服系统低频谐振控制

在传动系统中,由大惯量负载和弹性连接轴所引起的低频谐振现象会使负载在运动过程中产生低频振动,影响系统的运动控制性能.在设计扰动观测器的基础上提出了可调惯量比的控制策略,通过在控制回路中调节负载惯量与电机转子惯量的比值至理论推导的最优值,实现了同时对电机输出轴和负载的低频干扰抑制,使伺服系统可以有效控制大惯量负载进行平稳运动,理论分析与仿真实验均证实了该方法的可行性.     

永磁交流伺服系统机械谐振成因及其抑制

永磁交流伺服系统中机械传动装置的刚度有限,传动装置的弹性会在系统中引发机械谐振.针对典型伺服驱动系统中的机械传动装置,建立了电机-负载双惯量模型,通过理论分析阐明机械谐振形成的原理,并建立起关键参数与谐振现象的定量关系.通过仿真分析了弹性传动装置对伺服驱动系统性能的影响,并研究了使用陷波滤波器抑制机械谐振的控制效果.仿真结果验证了机械谐振特性理论分析的正确性,同时也验证了陷波滤波器的有效性及局限性.陷波滤波器在对机械谐振产生抑制的同时,还会在系统中引入两个不同频率的谐振,进而无法完全消除谐振的影响.     

基于SOGI-FLL的伺服传动系统谐振频率检测方法

在工业伺服控制领域,常采用陷波滤波器抑制机械谐振,而准确地获取谐振频率是谐振成功抑制的首要条件。采用二阶广义积分器-锁频环(SOGI-FLL)分析速度控制器输出信号以检测谐振频率。首先介绍了SOGI-FLL的基本结构及锁频环的工作原理,然后分析了幅值频率自适应SOGI-FLL的频率响应性能,最后通过仿真和试验验证了幅值频率自适应SOGI-FLL能准确且快速地测出谐振频率,将所测频率用于陷波滤波器参数设置,成功抑制了机械谐振。     

谐振变换器中谐振电流-开关频率特性

为了研究介质阻挡放电(DBD)高压逆变电源中,串联谐振电路的谐振电流和逆变器的开关频率之间的关系,谐波分析了由高频高压变压器和DBD负载组成的分布参数电路,在基于数字信号处理芯片(DSP)的高压逆变电源上,研究了谐振频率跟踪的数字化实现方法。研究结果表明,当谐振频率为开关频率的1、3和5等奇数倍时,谐振电流(有效值)曲线上出现了幅值逐渐减小的不同的极大值点;通过跟踪不同的谐振电流的极大值点,可以实现谐振频率的跟踪控制。     

工业伺服系统高阻尼谐振检测与抑制

带有弹性负载的工业伺服系统在采用较高增益时经常产生机械谐振现象.传统陷波器方法在抑制阻尼较高的弹性负载谐振时常出现陷波频率检测不准确的问题,该问题的成因是高阻尼下系统谐振频率与实际振荡频率的差异.通过在速度反馈环路中加入一个二阶低通滤波器,并依据自调整规则和傅里叶变换结果对其进行调节,可以有效减小这种差异.实验结果表明改进的方法谐振频率检测准确,加入在此基础上设计的陷波滤波器之后,速度稳态与动态过程中由弹性负载产生的谐振现象得以有效抑制.系统增益与带宽得以显著提高.     

基于DDPG的柔性伺服系统级联陷波器设计

针对柔性伺服系统的多频谐振抑制问题,提出一种基于DDPG的级联陷波器参数整定方法。以系统速度环开环bode图及陷波器bode图预处理结果作为训练数据,并以相位裕度作为奖励函数训练神经网络,实现所设计的伺服系统级联陷波器深度及宽度参数优化训练。搭建了三质量柔性伺服系统实验平台,并开展了多频谐振抑制实验,实验结果表明所提出的参数选择方法能够 找到具有最大相位裕度的陷波器参数,并有效地抑制系统多频谐振。     

倒立摆伺服系统中的干扰补偿控制

研究了基于交流永磁同步电动机的倒立摆伺服系统的干扰补偿控制问题.在采用频率响应法辨识出电机速度环模型参数的基础上,利用干扰观测器对倒立摆伺服系统中由系统参数变化、机械非线性等产生的干扰加以估计,并将其作为补偿信号反馈到输入端.实验结果表明,采用干扰观测器的倒立摆伺服系统具有较强的鲁棒性.     

基于粒子滤波前馈补偿的电机伺服系统控制

针对电机轨迹跟踪过程的非线性非高斯噪声，提出采用基于粒子滤波的前馈控制器。同时对电机伺服系统提出一种二自由度控制结构，基于闭环系统的鲁棒最优性能指标，设计给定值状态目标跟踪控制器，根据系统稳态运行时的抗扰动要求，在过程输入和控制对象输入之间设计前馈控制器、在对象输入和输出端之间设计负载干扰抑制闭环，利用粒子滤波的方法消除非高斯噪声对控制系统的干扰。仿真实例验证了该控制系统的可行性和优越性，可以有效提高电机轨迹跟踪精度。     

水平连铸变频伺服控制系统

介绍了变频伺服控制系统的组成、SIMODRIVE变频系统功能及特点以及在水平连铸机上的应用 ,实践表明利用变频伺服控制设计或改造的控制系统具有良好的动态性能和较高的控制精度。     

并网型中压变流器高频谐振抑制策略

电感—电容—电感(LCL)逆变器接入弱电网时存在高频谐振风险,一般采用滤波电容电流作为状态变量的虚拟阻尼技术实现高频谐振抑制。针对风电用中压变流器滤波电容电流采集受限的特点,提出一种采用网侧变流器电流作为状态变量的虚拟阻尼方法,同时采用带通滤波加相位补偿方式对虚拟阻尼进行优化,满足闭环系统低频段增益要求,同时补偿数字系统控制延迟的影响。最后,以实际中常见的弱电网起机加载和满功率运行时突遇弱电网两种典型工况对高频谐振策略进行仿真与试验验证。     

永磁交流伺服系统先进控制策略研究

随着国家重大专项“高档数控机床与基础制造技术”的实施,对永磁交流伺服系统的性能提出了愈来愈高的要求。本文首先通过对典型应用案例的分析,揭示了交流伺服系统对应用性能的影响,指出提高交流伺服系统性能的必要性。永磁交流伺服系统参数的整定对系统的性能影响极大,如何实现参数的自整定是这一领域的研究热点问题。在多数应用系统中惯量会经常发生变化,惯量变化对系统的动态性能影响很大,本文提出了一种转动惯量在线辨识方法,能够实现惯量变化的自动辨识。在此基础上,针对交流伺服控制器PI参数自整定方法中,忽略了整定过程的周期性和所需的自学习能力,造成整定过程效率低、重复操作次数多、整定时间长问题,本文提出了一种交流伺服系统速度控制器PI参数自整定控制方案,使控制器能够仿人操作,根据历史控制经验不断地改进学习增益。仿真和实验结果均验证了上述方法的有效性,且方法结构简单,易于实现,已在已研发的产业化项目中得到应用。用于伺服系统的永磁同步电机,电机的机械时间常数常小于电磁时间常数,电流环在动态过程中不能抑制速度环的扰动。对此本文加入一个反电动势补偿环节,以消除转速在动态过程中对电流环的影响。理论分析和仿真结果验证了补偿措施的有效性。在永磁交流伺服系统中,电流环环宽对整个系统(速度环/位置环)的环宽具有制约作用。在不提高功率开关速度下如何提高电流内环的宽度也是该领域的研究热点。本文提出了新的改进型PWM方式,在不提高开关频率的情况下,使电流环的带宽得到了显著提高,扩大了永磁交流伺服系统的频带,提高了动态响应,实验结果均验证了该方法的有效性。     

基于EMI滤波器的防爆变频调速系统EMI抑制

大功率矿用防爆变频器大都采用PWM调制技术,使用IGBT作为开关器件,IGBT在开通和关断过程中会产生很大的du/dt,di/dt,由于线路中寄生电容和寄生电感的存在,会导致很严重的电磁干扰,严重影响系统安全稳定运行。对防爆变频系统EMI干扰源进行了分析建模,设计了防爆变频调速系统EMI滤波器,在分析阻抗失配对EMI滤波器插入损耗影响的基础上,建立带EMI滤波器的传导干扰的高频模型,通过有无EMI滤波器传导干扰频谱仿真图对比,验证了EMI滤波器对传导干扰的抑制作用。经过现场的实验测试,加入EMI滤波器后传导干扰得到很好的抑制,传导干扰频谱幅值在规定的范围内。