滑模控制的永磁同步电机伺服系统一体化设计

为解决传统滑模变结构控制的永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)位置伺服系统中速度不控或控制律设计复杂的问题,提出一种简化的位置、速度控制器一体化设计方法。分析常规变结构伺服系统中位置、速度滑模控制器设计的思想和方法,并利用状态变量间的对应关系改进传统滑模面。借鉴经典PID伺服系统的控制思想,综合设计系统的外环控制器,实现精确的位置定位及速度控制。在此基础上,采用积分及前馈等补偿策略以消除变结构系统中固有的抖振现象,并提高了系统的动态特性和鲁棒性。仿真和实验结果均验证了文中所提出方法的正确性及控制策略的有效性。     

永磁同步电动机双机共轴余度系统转子磁钢不对称性

研究了一种结构新颖的航空永磁同步电动机双机共轴余度系统,它由两台共轴的永磁同步电动机和两套独立的功率变换器组成.文中重点分析了余度电动机转子磁钢安装不对称所造成的角度差问题,理论推导了考虑角度差的必要性,并给出了正确测量角度差的方法.对系统进行了仿真和实验验证,结果表明,在不同管理模式下,正确测量角度差并对角度差进行了补偿,有效地减小了角度差对系统的动、静态特性的影响,降低了系统的功率损耗.     

新型无扇区空间矢量脉宽调制算法

传统的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)算法需要进行扇区判断,各个扇区的表达式不统一,编程实现复杂。本文通过对电压空间矢量脉宽调制原理的深入分析,建立了一种特有的两相空间120°坐标系,并提出了一种基于新坐标系下的电压空间矢量脉宽调制的新算法。该算法改变了传统调制算法基于扇区的实现方式,无需扇区判断即可直接求解三相桥臂开关的占空比;通过简化中间量的运算步骤实现了对开关信号的直接求解。与传统调制方法相比,大大简化了数字实现,提高了实时性。仿真及实验结果表明了该方法的正确性和可行性。     

基于新型扰动观测器的永磁同步电机滑模控制

相对于常规的PI控制方法,滑模变结构控制(sliding-mode variable structure control,SMC)能够有效地提高系统的鲁棒性和快速性,因而被应用于永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的调速系统,但抖振现象的存在限制了其实际应用。在PMSM双闭环调速系统的设计中采用了SMC策略,并引入积分补偿和扰动观测器环节,防止系统产生稳态误差和固有的抖振现象。针对负载变化导致系统转动惯量不同的问题,结合离散模型参考自适应理论,提出一种能够在线辨识系统转动惯量的新型扰动观测器。运用dSPACE实时仿真系统进行实验验证。结果表明,所设计的控制器提高了系统的鲁棒性,具有较好的动、静态特性。     

滑模控制永磁同步电动机位置伺服系统抖振

针对传统滑模控制应用于伺服系统存在的实际问题,本文设计了一种新型的滑模控制器.有别于传统削弱抖振的方法,对控制量采取先微分后积分处理,使输出不含非线性项,有效地削弱了抖振,同时提高了跟踪精度.对于位置伺服系统采用传统滑模控制时速度不可控问题,文中提出对速度和位置分时进行滑模控制,可靠地实现了位置跟踪和速度控制,同时提高了系统的快速性.仿真和实验均证明了所设计的滑模控制方案的可行性和优越性.     

双永磁同步电动机共轴余度系统设计和实现

研究了一种结构较为新颖的航空永磁同步电机-双机共轴余度系统,双余度电机系统由两台共轴的永磁同步电动机和两套独立的功率变换器组成.通过两台电机在不同运行模式下的协调工作,使余度系统在故障时能实现容错运行,有效地提高机载电气系统的安全性和可靠性.仿真分析及实验结果均表明共轴余度电机系统具有良好的稳态和动态特性.     

伺服电机用超高分辨率码盘分频接口设计

为了满足精密伺服系统位置、速度运算的准确性与实时性,在分析了当光电码盘信号精确度过高时会带来系统的速度检测计算量增加、实时性变差等问题,运用硬件分频的思想,构建了结构简单可靠的正交编码分频电路,对高分辨率位置传感器产生的正交编码信号进行处理,从而在满足伺服系统准确定位的同时,又保证了系统的实时性.通过将该分频电路运用于精确位置伺服的无刷转台伺服驱动器当中,验证了该设计的有效性和合理性;从理论及实验结果表明,该电路结构简单、可靠性好,运用于精确的位置伺服系统可以同时兼顾定位的精确度和减小系统运算量,具有实用价值.     

基于三维非线性电感模型电励磁双凸极发电机系统建模的研究

电励磁双凸极发电机是一种应用前景看好的新型交流无刷电机,它以其独特的结构和优良的电气性能在飞机、车辆等领域有广阔的应用前景。目前国内外对它的研究大多基于分段线性电感模型,为了更准确地反映双凸极发电机的电磁特性,提出了一种新的构造三维非线性电感模型的方法,并在此基础上建立了整个电机系统的Matlab模型。以30kW、12/8极电励磁双凸极发电机为例,进行了仿真与实验比较,验证了此模型能够较好地反映双凸极电机实际工作特性,为双凸极电机系统的分析与设计提供了有力的工具。     

滑模控制永磁同步电动机调速系统

永磁同步电动机(PMSM)是一个多变量、非线性、强耦合的复杂系统,对外界扰动及内部摄动极为敏感,为提高系统鲁棒性,本文引入滑模变结构控制策略(SMC).根据PMSM调速系统的特点,选择一阶滑模面,选用状态反馈SMC控制方式,并将控制输出经一积分器滤波,按该方案设计的SMC控制器表达式和PI控制一样简单.并在同等条件下对这两种控制器下的调速系统分别进行了仿真和实验研究,结果证明文中所设计的SMC控制器能有效地提高系统的动态性和鲁棒性.