一种步进电机快速准确定位系统的设计及其分析

介绍一种步进电机快速定位系统的设计方法,并应用相轨迹对定位系统进行较为详细分析,同时给出系统的定位时间.针对快速定位系统Bang-Bang非线性控制的不足提出改进,将位置控制的相平面分为8个区域,不仅考虑了大、小位置偏差时应采取不同的控制策略,同时提出一种小位置偏差的控制策略.实验证实这种控制策略是有效的,它提高了步进电机定位控制系统的稳定性和快速性.     

基于直流力矩电机快速定位光电伺服系统设计

光电设备大角度失调时需要快速定位来重新捕获跟踪目标。传统的方法为Bang-Bang控制,单Bang-Bang控制在精确定位时,极易出现抖振现象,针对这一不足,基于直流力矩电机提出了一种双模控制,即大角度调转时采用非线性Bang-Bang控制,在精定位,且目标满足图像提取阈值时,切换为线性控制,线性控制分为两个阶段,在红外捕获过程中,位置回路采用一阶调节器,在红外跟踪环节,位置回路切换为二阶调节器,并结合脱靶量信息完成红外捕获、跟踪的闭环控制。通过试验,在给定的某直流力矩电机的基础上,加以双模控制和文章给定的切换准则,光电设备180°快速定位在1.9 s左右,比传统方法缩短了近0.5 s,快速性大大提高,同时利用激光测距机可以给出舷角相差180°的单目标三维信息数据率为0.53 Hz,稳定性达到设计要求,提高了快速定位时光电对抗能力。     

基于等效滑模的开绕组永磁直线电机控制研究

开绕组结构能给直线电机系统提供更多的电平,可以提高电机绕组端电压和功率,是提升直线电机推力性能的有效方法。文中以初级永磁型直线（Primary Permanent Magnet Linear, PPML）电机为研究对象,分析了PPML电机的数学模型,设计了PPML电机的双逆变器开绕组拓扑结构;针对传统PI控制的不足和滑模控制中存在的抖振,提出以电机的速度和位移为控制量,把电机系统分解为等效控制和切换控制,设计了等效控制器和切换控制律,增加补偿控制量改进等效滑模控制,抑制滑模抖振,仿真和实验结果证明,与传统方法相比,该方法能减小电流波动和推力脉振,提高了PPML电机的控制性能。     

开关磁阻电动机离散滑模控制

针对开关磁阻电动机的高度非线性和难以建立精确模型的特点,提出一种滑模控制方法.其主要特点是控制率主要根据切换面和趋近率来选择,使系统状态约束在切换面两边,最后到达原点,而且控制率与系统模型关系不大.同时对于普通指数趋近率提出了改进方法;最后在Matlab环境下对此滑模控制进行了仿真.结果表明,相对于传统控制规律,滑模控制在无需得到电机精确模型的情况下能达到预期要求,并且有效地减小了电动机的转矩脉动.     

低地板车辆永磁电机的电磁噪声优化研究

针对低地板车辆自主永磁电机存在噪声过大、声品质差的问题,开展了实际线路中低速运行的振动噪声测试及特性分析,从IGBT开关频率、控制模式等方面解析自主永磁电机噪声与自主牵引系统控制的关联关系,试验测试验证了噪声优化控制方案的可行性.研究结果表明:自主牵引系统的IGBT开关频率低,Bang-Bang控制的直接转矩控制48阶...     

基于DSP的逆变器分段同步调制算法的研究靠

在铁道车辆变频调速系统中,一般选择采用分段同步调制模式进行变频调速,在载波比切换时,SPWM电压相位可能发生突变,从而导致转矩及转速的突变,影响电机正常运行.为了解决这个问题,本文以微处理器TMS320LF2407A DSP为系统的控制核心,提出了一种抑制相位突变的基本方法--延迟切换时间,在MATLAB/SIMULINK平台上搭建变频调速系统的模型,进行分段同步调制载波比切换的仿真,在不采用任何控制方法时,电机电流冲击很大,采用延迟切换时间则能很好的抑制冲击,仿真及实验结果验证了方法的可行性.     

开关磁阻电机控制方式平稳切换的控制方法研究

介绍了开关磁阻电机3种常用的控制方式,并分析了控制方式切换时转矩突变的原因,进而提出采用预置补偿器的方法,改善系统的电流环,实现控制方式平稳切换。通过采用对比试验对采用预置补偿器的方法进行验证,结果表明,采用该方法时开关磁阻电机电流过渡平稳,无转矩突变现象,运行平稳。可见,采用预置补偿器的方式对于解决开关磁阻电机控制方式切换时转矩突变问题是有效的。     

磁通切换永磁电机的空间矢量脉宽调制控制

针对磁通切换永磁电机采用电流滞环控制方法精确度不高的问题,提出采用空间矢量脉宽调制算法对磁通切换永磁电机进行控制的方法.以一台12/10极磁通切换型永磁电机作为控制对象,建立此控制方法下的电机仿真模型,并采用dSPACE平台进行实验研究.通过改变电机负载来测试此控制方法的动态调速性能及转矩响应速度.静态和动态仿真以及实验结果表明,采用空间矢量脉宽调制算法控制后,电机转速及转矩平稳,电流波形正弦度高,而在负载发生突变时转速经过一个小波动后能迅速恢复为给定值,电流也能迅速地响应变化,并保持较高的正弦度.     

基于Bang-Bang最优理论的感应电机能耗制动相轨迹分析

提出了一种基于Bang-Bang最优理论的感应电机能耗制动相轨迹分析方法.由于制动转矩是转子转速的函数,得出传统直流制动相轨迹是沿最佳开关线簇收敛到原点这一重要结论,此时能耗制动时间代价与最优时间代价相差较大.通过对感应电机能耗制动相轨迹方程作深入推导,提出了使能耗制动相轨迹逼近最佳开关线的变电流制动控制方案.仿真和实...     

五相磁通切换永磁电机滑模控制

针对传统五相磁通切换永磁电机控制方法的不足,提出一种新颖的小波滑模控制算法,在分析五相磁通切换永磁的工作原理和数学模型基础上,以五相电机转子速度和负载转矩为观测对象,以速度误差为基本变量,设计具有积分和小波运算功能的滑模面,利用小波多尺度因子和指数趋近律调节滑模切换过程,减少滑模抖振,给出了q轴电流的控制律,同时为抑制五相磁通切换永磁电机定位力矩的不利影响,设计注入补偿电流方法,减少了转速和转矩脉振。仿真和实验结果表明所提出的滑模控制方法可以提高五相电机系统的稳定性和动态性能,提高对负载转矩变化的鲁棒性。     

Microcomputer Control of a Current Source DC-DC Converter

A microcomputer-based time optimal control algorithm for a current source dc-dc converter is presented. The optimal control strategy for our system is shown to be bang-bang or maximum effort. The closed-loop bang-bang control was tested on a 22.4-kW energy transfer system. This system was the prototype of'an inductor-converter bridge (ICB) at Argonne National Laboratory. The ICB is used for bidirectional (two-quadrant) energy transfer between two large superconducting coils. The system test setup and operation is presented in some detail. The test results of the control systein are presented. The difference between the ideal and actual test results is analyzed in terms of accuracy, noise effects, quantization error, and instrumentation dynamic response. The results of this analysis are used for a systematic component specification of a microcomputer based bang-bang control system to achieve a required accuracy.     

发射装置随动系统控制器的设计与仿真

根据某型防空导弹随动系统的数学模型,采用现代控制理论对系统进行改进.按位置误差e的大小,采用开关控制、平方根控制、模糊控制、PID复合控制结合的变结构控制,并用Simulink对系统进行了仿真,仿真结果表明该控制策略大幅提高了系统的动、静态性能.     

三电平PWM整流器定频直接功率控制技术研究

直接功率控制(DPC)具有响应快、算法简单的特点.传统的DPC采用bang-bang控制,存在开关频率不固定等缺点,将DPC控制与空间矢量脉宽调制(SVM)算法的思想相结合,两者的优势互补,同时克服了传统DPC开关频率不固定的缺点.利用矢量控制中SVM技术,实现了动态过程中有功功率和无功功率的解耦控制,相对于传统的DP...     

新型PMSM直接转矩控制方法

在分析传统直接转矩控制系统中导致转矩脉动的因素和分析定子电流中存在着非零的去磁或增磁分量id的基础上,对永磁同步电动机直接转矩控制系统进行了改进,用对定子电流励磁分量实施改进调节代替对定子磁链的两点式控制,改进后消除了定子电流中不希望的分量,提高了交流传动系统的效率.新系统控制结构简单.便于实现.仿真结果表明系统的动静态性能得到了改善,降低了转矩脉动,同时保留了优良的控制性能,而且系统效率更高.     

Discrete Algorithms for Residential Heating Strategies an Application of Optimal Control Theory

The recent significant expansion of electric space heating calls for proper load management strategies for a northern climate. In this paper, a multimode system including heat pump technology with storage is developed. The variations of the room temperature setpoint are studied in relation to heating power and the setback pattern. A discrete-time solution to the problem of determining the optimal amount of energy required from an electrical source in order to minimize consumption and temperature droop has been obtained. The present solution is suboptimal in the sense that it is a linear approximation of a non-linear plant. The recursive Kalman filter was employed for the linear regulator solution. Pontryagin's minimum principle was used to express the singular algorithm. The implementation problems of the above feedback controllers are discussed. Numerical results from computer simulations are compared with the bang-bang regulator performances. A real-time adaptive control application using hourly predictions of climatic conditions is foreseen.     

Robust continuous speed governor control for small-signal andtransient stability

A robust continuous governor control for small-signal and transient stability is proposed. The turbine under consideration is a steam turbine with two sections and is of the reheat type. The controller can be viewed as including the speed droop governor and the fast-valving; the latter is not standard, in that it generates a continuous control. Hence, the disadvantages of the (usual) bang-bang fast-valving are avoided. The control signal is generated by two controllers, with the first one for small disturbances and the second one for large disturbances. Our approach is innovative in that both controllers have the same structure and only differ in the tuning of their parameters. They generate a continuous control and are switched with a bumpless transition to ensure the continuity of the overall control. The most important nonlinearity of the turbine is taken into account, and a feedback linearization is made-but in a somewhat unusual manner to obtain a robust controller. A linear quadratic control is also used to ensure that the steady-state objectives are met and that good transients are obtained. Simulations with the EUROSTAG software show improved efficiency with the proposed controller compared with the current one, especially in the case of a short-circuit, an islanding or a temporary loss of synchronism of the machine considered; the current controller has a standard structure, including a bang-bang fast-valving     

基于SOPC的舵机控制器研究

研究一种开放式全数字舵机控制器。控制器采用了全数字三闭环控制,实现了舵机位置伺服控制功能,其中位置环采用PID参数模糊自整定的算法,电流环、速度环作为内环采用PI调节的算法,并对采用PID参数模糊自整定的算法和传统PID算法所得的结果进行了对比分析。实验结果表明,系统有较好的鲁棒性和动、静态性能,可达到位置跟踪效果。     

交流永磁直线伺服系统的神经网络--滑模双自由度控制

文章针对直接驱动的交流永磁直线伺服系统，提出一种将非线性神经网络控制和滑模控制相结合构成的双自由度控制策略。该控制策略解决了直线伺服系统跟踪性能的鲁棒性能之间的矛盾。采用滑模控制方法设计输入控制器，保证系统对给定的快速跟踪性能；输出反馈控制器采用神经网络来实现，对系统参数变化和阻力扰动（包括直线电机端部效应引起的推力波动）进行很大程度的抑制。并可以消除扰动引起的滑模控制抖振对系统稳态性能的影响。同时，滑模控制的快速性又能大大加快神经网络的收敛速度。仿真实验结果表明该方案在保证伺服系统的快速性同时，对系统参数变化和阻力扰动具有很强的鲁棒性，大大提高了直接驱动系统的伺服精度。     

Position control for a linear slider with twin linear drives

In this paper, position control of a linear slider with twin linear drives is considered. Recently, for high‐speed response, several linear motors have been used for linear slider systems. In such a linear slider, if the linear drives are controlled individually, their position responses may undergo vibrational disturbance by interaction with the output of the motors. To control this vibration, this paper presents a dynamic model of a linear slider system which consists of two motion systems decoupled by coordinate transformation, and proposes a feedback controller which is designed for these two decoupled systems. The effectiveness of the proposed method is confirmed by experiments. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 147(4): 68–76, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10291