直流伺服系统模型及其辨识

伺服系统又称为随动系统,是构成自动化体系的基本环节,是由若干元件和部件组成的具有功率放大作用的一种自动控制系统。系统辨识是指当用户无法从物理上得出所研究系统的数学模型,但可以通过适当的实验手段测试出系统的某种响应信息时,就可以根据它来获得系统的数学模型。完成了对直流伺服系统的建模以及辨识,尤其是利用系统的阶跃响应数据对直流伺服系统的模型进行了直接辨识,即由系统阶跃响应采样数据构造线性方程组,通过对方程组求解估计出系统参数。最后,对辨识出的系统进行仿真,通过将仿真结果与原阶跃响应数据比较表明,所采用的辨识方法取得了良好的辨识效果。     

采用最大-最小蚁群算法的励磁系统参数辨识

为获得发电机励磁系统准确的模型参数,对BPA(bonneville power administration)软件中励磁系统典型仿真模型进行深入分析,得到模型参数与励磁系统大、小阶跃响应特性的关联关系。结合实际情况,对需辨识参数进行筛选,对参数取值范围进行限制。采用最大-最小蚁群算法对参数进行辨识,先求得影响发电机空载电压小干扰阶跃响应特性的主要参数,再得到影响发电机空载电压大干扰阶跃响应特性的主要参数。BPA计算得到的辨识模型仿真曲线与实测数据吻合良好,仿真结果表明了辨识方法的有效性。     

交流伺服系统速度控制器参数在线整定的简便算法

介绍了一种简便可行的交流伺服系统速度控制器参数整定方法.首先通过电机电流和电压方程以及运动方程推导出转动惯量的计算方法,再根据系统的转动惯量计算出速度控制器参数,在进行多次辨识和计算后,可以得到一组速度控制器参数.通过系统在不同控制参数下对速度阶跃信号响应效果来对辨识结果进行优化,得出最优的控制参数.算法来源于基础的电机理论和经典控制理论.辨识方法简便可行,有较好的灵活性、稳定性和有效性.最后通过试验验证了方法的正确性     

特高压直流电流互感器阶跃特性分析及测试方法

介绍了电子式直流电流互感器的原理架构、暂态阶跃响应特性及其影响环节,提出了一种基于闭环校验的直流电流互感器暂态阶跃响应测试方法,通过多项式拟合计算出阶跃响应延时时间等关键指标.并利用开发的暂态阶跃响应时间测试系统,对电子式互感器暂态延时进行了现场测试验证,证明该方案可行.     

Matlab在水轮机模型辨识中的应用

介绍Matlab系统辨识工具箱的功能,对Matlab在水轮机模型辨识中的应用进行研究。结合抽水蓄能电站现场试验,基于并网发电运行、负荷随机波动激励下的200MW机组实测数据,运用Matlab系统辨识工具箱实现了数据预处理和模型辨识计算,得出了复杂输水系统下水轮机输出力矩与导叶开度间的传递函数模型,并采用先验知识检验、阶跃响应检验和残差白噪声检验3种方法对其进行检验。结果表明,辨识模型具有非最小相位系统特征,连续阶跃响应的现场实测结果与采用辨识模型的仿真结果在响应的各个阶段均相当一致,模型残差为具有99%置信度的白噪声,所得模型可靠。     

利用Complete-FFT算法计算系统频率响应方法研究

针对阶跃信号能够充分激励系统的特点,研究了使用系统阶跃响应数据获取系统频率响应的方法。首先,推导了利用FFT变换计算系统频率响应的方法,指出了FFT方法误差大,不满足工程实践要求。进而提出利用Complete-FFT计算系统频率响应的方法,即用Nicolson斜坡法计算奇次谐波频率点幅频及相频响应,再用Gans-Hahman变换法计算直流分量及偶次谐波频率点幅频及相频响应,之后将二者结果结合。通过仿真对该方法进行误差分析,结果表明Complete-FFT有效克服了FFT变换法的不足,并且将频率分辨率提高了1倍,在已知系统阶跃响应数据的基础上能够准确计算出系统频率响应。     

多端直流配电系统工程仿真分析及示范应用

以苏州工业园区环金鸡湖核心区直流配电示范工程为背景,对多端直流配电技术工程实际中的关键技术进行了讨论。首先概述了苏州四端直流工程建设的基本情况,并对关键电气设备及其选择情况进行了分析,包括变流器、桥臂电抗器、连接变压器、直流监控保护系统等。然后,基于RTLAB实时仿真平台,搭建了苏州四端直流配电系统的仿真模型。最后,在此模型的基础上对包括单端变流器启动、四端系统稳定运行、有功阶跃、无功阶跃等典型运行场景进行了仿真研究,为该直流系统的建设和投运奠定了理论基础。仿真结果表明,该四端直流电网模型具有良好的稳态性能和有功、无功阶跃响应性能,基于此模型进行的相关仿真研究能够为未来直流配电网工程建设提供参考。     

直流闭锁引发交流联络线功率波动的机理以及峰值计算

直流闭锁引发交流联络线功率波动本质上是一个阶跃扰动问题,直流闭锁激发出了两区域互联电网的振荡模式,因此应用二阶系统阶跃响应理论进行研究。由于区内直流闭锁和区外直流闭锁故障所对应的阶跃扰动量不同,故分别研究了区内及区外直流闭锁故障引发交流联络线功率波动的机理,给出了功率波动峰值的近似计算方法,总结了影响功率波动峰值的关键因素。以特高压互联电网实际系统为算例,分别采用所提近似计算方法以及电力系统仿真软件对交流联络线功率波动峰值进行了对比计算,结果验证了所提近似计算方法的可行性和正确性。     

高压直流电流互感器阶跃响应试验技术研究

由于高压直流电流互感器的暂态特性试验缺少相应检测设备,导致该试验无法正常开展。设计了一种阶跃响应试验电源,利用IGBT开关的高速切断能力,通过支路切换方式,模拟试验所需的阶跃方波电流。对电源系统进行关键参数设计和仿真,依据仿真结果对试验电路进行了改进,进一步提高电路的安全性和稳定性。以阶跃响应试验电源、标准互感器和被测试互感器为主搭建了试验平台。试验结果表明,整个测试系统能够满足直流互感器暂态试验所需的试验条件。     

调速系统电液伺服系统建模原理与实测参数辨识

电液伺服系统是原动机调速系统的三大组成部分之一,其模型的合理性和参数的精度对调速系统的整体精度会有显著影响。为解决电液伺服系统这一单输入、单输出的高阶系统的参数辨识问题,首先对电液伺服系统的建模原理进行分析;结合装置的物理结构,分析其建模原理,并据此进一步提出参数的确定方法。通过分解推导电液伺服卡、伺服阀、油动机和线性可变差动变压器(linear variable differential transformer,LVDT)的建模原理,并根据模型特点,提出一种包含大阶跃和小阶跃的参数实测方法,以实现电液伺服系统的参数实测;最后基于实测数据,对模型参数的仿真结果进行校验,说明了参数辨识方法的正确性。     

无刷直流电动机二阶离散平滑滤波器位置伺服控制

A novel position servo controller for a brushless DC motor was designed based on the improved second discrete smooth trajectory filter. The output of the filter is suitable for the feed-forward control for the servo system, especially for the second order system, which guarantees minimum time response and smooth trajectory tracking. Based on the second order model of the Brushless DC motor, the cascade servo control of the brushless DC motor was implemented upon the second discrete filter algorithm. The outer-loop of the whole control system was realized by the second discrete filter, and the inner-loop used the traditional PI current controller. It has the integrative merits of linear and nonlinear control methods. Moreover, a load torque observer was advanced to enhance the anti-disturb ability of the servo system when the brushless DC motor running with the motor parameters change and/or external load variation. The proposed control method can obtain the excellent position tracking performance and a good speed response ability. Simulation and experiment results show that the control scheme is valid and effective.     

人工腿中直线电机位置伺服系统仿真与设计

首先,采用“阶跃响应最佳准则”设计位置伺服系统闭环传递函数,接着设计伺服系统控制器结构,在没有提高系统阶次的情况下,提高控制系统型号,该方法对控制对象的性能参数有较强的鲁棒性能;然后,用MATLAM提供的控制系统工具箱和SIMULINK仿真工具对直线电机位置伺服系统进行仿真和优化;最后,采用DSP数字信号处理芯片实现伺服系统。     

扫描床用直流伺服电动机的驱动方式

利用ANSOF丁公司的仿真软件SIMPLORER5．0。对一种CT扫描床用直流伺服电动机在不同驱动方式下的转速波动、阶跃响应和频率响应特性进行了仿真和对比分析。确定了适合于CT扫描床用直流伺服电动机工作特点的驱动方式。     

基于摩擦补偿的直流伺服系统变增益自抗扰控制器

针对摩擦非线性影响直流伺服系统控制性能的问题，提出了一种基于LuGre模型的变增益自抗扰控制（VGADRC）方法。建立了含LuGre模型的直流伺服系统微分方程模型。基于该模型设计摩擦补偿与自抗扰控制(ADRC)相结合的复合控制器。该控制器在不增大观测器增益的前提下，利用LuGre模型前馈补偿系统中的摩擦非线性，同时减小量测噪声对系统的影响。此外，为抑制传统线性扩张状态观测器（LESO）初始时刻引起的峰值问题，采用三阶变增益线性扩张状态观测器(VGLESO)对系统中的总扰动进行估计。最后仿真结果表明，采用所提控制方案能有效提高系统的低速跟踪性能和动态性能。     

风电变桨直流伺服驱动器的研制

针对风力发电变桨系统的需求和永磁直流伺服电机的调速原理,对直流伺服驱动器的控制策略和控制电路进行了研究。在此基础上,研制了1台7.5kW的直流伺服驱动器,并进行了相应的实验研究。该驱动器在传统的双闭环直流调速系统和PI调节器的基础上,增加了转速前馈、电流前馈和死区补偿等动态校正补偿环节。实验结果表明了该控制策略的先进性,其中电流内环的带宽达到了350Hz,整个系统的动态响应也完全达到了风电变桨系统的要求。     

基于DSP控制的IPM数字化直流伺服驱动系统设计

以某型装备直流伺服驱动系统改造为背景,介绍IPM构成H桥的功率变换电路及其外围电路,阐述了驱动系统工作在单极倍频可逆PWM模式下控制过程和基于DSP实现控制的软件流程。试验表明,改造的数字伺服系统工作可靠、动态响应快、噪音低。     

DC/DC变换器精确频响特性分析与测量

采用一种非平均模型法对DC/DC变换器的精确频响特性如输入阻抗、输入输出电压传递函数等进行了分析.由于电力电子变换器同时具有连续和离散时间系统特性,平均模型法和离散模型法均不能对其进行精确的动态特性分析.提出将DC/DC变换器的切换开关等效成一个时变电路,从而将整个系统看成一个线性时变系统,使系统同时具备精确性和易于分析性.在此基础上,对DC/DC变换器的频响特性进行了解析求解分析和实验测量.实验证明,该方法克服了平均模型法和离散模型法的频率范围限制,在开关频率附近及开关频率之上均能精确反映DC/DC变换器的动态特性.     

基于DSP控制的IPM数字化直流伺服驱动系统设计

以某型装备直流伺服驱动系统改造为背景,介绍IPM构成H桥的功率变换电路和其外围电路,阐述了驱动系统工作在单极倍频可逆PWM模式下控制过程和基于DSP实现控制的软件流程.试验表明,改造的数字伺服系统工作可靠、动态响应快、噪音低.     

基于超定线性方程组模型的HVDC地电流计算方法研究

为进一步提高高压直流输电(HVDC)单极大地回路运行时接地极入地电流对周边交流系统影响的计算结果的准确性,提出了基于超定线性方程组模型的HVDC地电流计算方法。该方法充分利用已测量到的直流电流数据,将实测数据建立的附加方程与理论计算模型结合起来对HVDC引起的变压器中性点直流进行评估。推导了回路电流法和节点电压法的超定线性方程组模型,并使用最小二乘法对所得到的超定线性方程组数学模型进行求解从而得到流过变压器中性点直流电流。通过四网孔网络阻抗模型的算例对此方法进行了验证,并与传统模型方法的计算结果进行了比较,比较结果证明此方法简单实用、准确性高,尤其在受现实条件限制而无法获取准确原始数据的条件下,更能体现出此方法的优越性。