基于DSP的电机数字化控制系统电源设计

以基于DSP的电机数字化控制系统为应用平台，阐述了电源部分硬件电路设计。详细给出了整流逆变、功率驱动、过压欠压保护、光耦隔离等电路设计，并针对数字化控制给出了特定DSP芯片所需的内部电源转换电路。实验及仿真结果表明该电源模块具有性能稳定、开关电源纹波小、负载调整率高等优点，作为电机控制的电源模块具有很高的应用价值。     

一种舰载伺服稳定平台的结构设计

设计了一种舰载的伺服稳定平台,该稳定平台采用地平式双轴转台的结构形式,用于加装负载并完成指向精度标校功能,可在船体航行和系泊状态下隔离船摇影响,稳定负载指向功能;文中给出了伺服稳定平台的结构形式,并进行了有限元仿真分析.     

异步电机SVPWM矢量控制系统仿真

为了研究异步电机矢量控制系统在不同负载下的动态特性,在利用Matlab/Simulink构建二相静止α-β坐标下异步电机数学模型的基础上,建立了基于电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)的异步电机矢量控制模型,并对电机的启动性能以及负载为阶跃、斜坡和正弦输入的情况进行了仿真分析。仿真结果表明所构建的系统模型动态过程符合实际调速系统运动过程。     

四足机器人液压驱动单元变刚度和变阻尼负载特性的模拟方法

基于机理建模方法建立了液压驱动单元位置控制系统数学模型,针对不同环境结构下负载刚度和负载阻尼的动态变化特性,把位置控制环作为控制器内环,推导了一种变刚度和变阻尼负载特性的模拟方法。建立了负载特性模拟方法的仿真模型,并在液压驱动单元性能测试平台上进行了模拟方法的实验测试,研究了斜坡阶跃负载力和正弦负载力下变刚度和变阻尼负载特性的模拟效果。研究结果表明：设计的模拟方法能够较好地模拟环境刚度参数变化、阻尼参数变化,以及刚度参数和阻尼参数同时变化时的负载特性。     

数控机床直流直线电机结构设计及控制系统研究

为解决现有直线电机存在边端效应、推力波动大以及控制系统复杂等问题,设计出一种新的直流直线电机结构,并对该电机的数学模型和动态特性进行了较为深入的分析.针对单闭环系统受绕组电压、负载和动子质量的影响,易出现电流和速度波动等问题,设计了多环结构的控制系统,并引入前馈控制方法改善了系统动态跟踪特性.基于上述分析,利用MATLAB对系统进行了仿真研究,结果显示所设计的电机结构具有较好的可行性和可控性,且引入前馈控制的多环控制系统可有效抑制电流和速度的波动,使系统的动态跟踪特性得到显著提高.     

基于Stewart平台的星上微振动主动隔离/抑制

针对星上微振动主动隔离/抑制的要求,以VCM(voice coil motor)作动器Stewart平台为控制装置,通过对其动力学模型解耦将控制转化为SISO(single input single output)问题;分析了Skyhook控制方法的隔振效果及其对抑振的局限性,在控制系统中加入了PFF(positive force feedback)控制回路,并引入加速度反馈环节以提高系统的鲁棒稳定性,形成一种振动主动隔离/抑制控制方法;利用Stewart平台的单杆开展了基础扫频激励和负载单频直接干扰共同作用下的S-DOF(single degree of freedom)微振动主动隔离/抑振控制实验,建立了Stewart平台刚/柔混合动力学模型并通过仿真研究了6-DOF振动主动隔离/抑振控制效果。实验和仿真结果表明:该方法可实现良好的振动主动隔离/抑制效果且性能稳定。     

基于闭环主从同步控制无轴提升机构设计

轨道交通施工用的大起升高度提升机构,中间驱动轴尺寸长,容易引起振动和疲劳失效。文中设计了一种双电机驱动无轴提升机构及其控制系统,基于旋转刚体动力学定理,建立了双电机驱动提升机构的数学模型,基于Simulink工具箱构建控制系统试验仿真模型,并对该闭环主从同步控制系统进行试验仿真。结果表明:该控制系统在启动、空载以及负载运行阶段,主从电机输出转矩始终保持一致。在0.25 s施加载荷后,系统相应速度快,在0.01 s后达到稳态值,且超调量仅有2%,满足提升机构性能要求。该研究成果对于大起升高度提升机构设计及同步控制提供了参考。     

机载光电系统中四轴陀螺稳定平台设计

在长距离和高可靠的机载光电系统中,高精密的稳定平台承担极其重要的作用.提出使用四轴复合粗精组合的控制系统实现微弧级稳定精度.建立稳定平台机电系统的仿真模型.对两种不同结构的复合轴控制系统进行仿真设计,从仿真结果看,复合轴控制比单轴控制在动静态特性上均有较大的改善.     

混合动力变速箱(E-CVT)用摆线泵研究

搭载E-CVT的油泵具有提供冷却润滑流量、制动流量的作用。为研究摆线泵作为E-CVT液压系统动力源的使用特性,基于理论分析建立其数学模型,并利用AMESim平台搭建系统级(包括信号域、液压域、机械域)的多域仿真模型,通过实验数据验证了模型可靠。基于仿真模型动态研究油温、转速、负载压力对容积效率以及流动特性的影响,同时,将该模型搭载过滤器、油底壳及管道,仿真预测该油泵在E-CVT应用中的低油温启动失效,为后续油泵电机相关策略设计提供参考依据。     

无刷直流电机参数自适应负载观测器设计

在分析无刷直流电机负载观测器存在的电机参数变化时不能对负载进行可靠观测问题的基础上,设计了基于Lyapunov稳定性的参数自适应负载观测器,讨论了该自适应观测器只能对电机单一参数辨识的算法缺陷。提出综合采用电机电阻在线测量和自适应负载观测器技术,获得了对无刷电机多参数变化的辨识和负载的精确观测效果。对采用该负载观测器补偿的电机驱动液压泵转速控制系统进行了仿真分析。仿真数据表明:笔者设计的电阻在线测量无刷直流电机自适应负载观测器算法能快速跟踪参数变化,实现对电机负载转矩的精确观测。     

装载机流量匹配转向系统特性分析

国产小型装载机普遍采用负荷传感转向方式,该系统定量泵输出流量不能根据负载需求进行调节,会产生与流量有关的能量损失。针对此问题,提出用伺服电机独立驱动定量泵的流量匹配转向控制方法。在SimulationX中建立了装载机整机联合仿真模型,对采用负荷传感转向系统的装载机进行了仿真研究;构建了装载机的试验测试系统,对比仿真与试验结果,验证了仿真模型的准确性。进一步将流量匹配转向系统应运于此仿真模型,维持与现有系统相同转向特性的条件下,该系统在各转向工况下降低泵输出能耗约35%。     

基于模型的线控转向执行电机测试研究

为了解决传统仿真方法需要人工编写大量程序代码的问题,将基于模型的仿真技术应用到电机的测试中。以Simulink和TMS320 F28335为工具搭建了基于模型的线控转向执行电机仿真平台。该平台针对转向执行电机在Simulink环境中建立了相应的电机测试控制模型,将目标机模型执行编译指令、自动代码生成、连接并下载入目标开发板中。角度传感器的角度变化即为转向执行电机的控制信号源,通过转动角度传感器改变输出电压来对电机进行控制。目标开发板模拟量的接收范围为0~3 V,设置1.5 V为电机正反转基准,通过将实际的模拟量和1.5 V进行比较来判断电机的转向。测试结果表明,采用基于模型的设计方法,缩短了测试及开发周期,同时验证了借助所搭建的仿真平台可以有效地对电机进行测试。     

液压旋耕机工作装置负载敏感系统分析

根据液压旋耕机的工况特点,基于定流量阀后补偿负载敏感原理设计液压旋耕机的工作系统,分析该系统工作原理,采用AMESim平台搭建该工作装置负载敏感系统仿真模型,仿真分析该系统分别处于变负载工况、多路阀不同开口工况与流量饱和工况下的工作特性。由仿真可知,该负载敏感系统各执行机构所需流量主要取决于多路阀开口面积,与负载无关。且当系统发生流量饱和时,会根据多路阀前后压差按比例分配定量泵输出流量,使各执行机构独立地工作。证实了将负载敏感系统运用在旋耕机中,使旋耕机能够实现单泵驱动多个动作,实现升降液压缸与回转液压马达的复合动作,使其工作系统便于控制。     

Dynamic simulation and disturbance torque analyzing of motional cable harness based on Kirchhoff rod model

The motional payloads on stabilized platform must be linked by some cable harnesses with other immobile apparatus.During the operation of stabilized platform,these cable harnesses can create spring dis...     

基于Advisor仿真软件的二次开发及其在液压混合动力车上的应用

建立了液压泵马达和液压蓄能器数学模型,替换了Advisor中的电机模型和电池模型,二次开发了适用于液压混合动力车的Advisor仿真软件。以宇通ZK6126HG公交车为试验车,对二次开发的Advisor软件进行了仿真应用,分别对传统公交车与液压混合动力车进行了仿真;结果表明：液压混合动力车的燃油经济性与排放性比传统车辆明显提高,二次开发的仿真软件能够成功应用于液压混合动力车的设计开发与性能分析,为进一步研究液压混合动力车提供了仿真平台。     

微型光电编码器在电机角速率辨识中的应用

针对电机伺服控制系统利用编码器角位置信息预测角速率的需求,提出并实现了一种基于平稳卡尔曼滤波的编码器信号处理方法。首先,分析了典型电机系统的结构及测量噪声编码器的组成,在此基础上建立了电机系统和编码器的参数化数学模型,并根据电机系统和编码器模型给出了统一的参数化平稳卡尔曼滤波器设计结果。在Matlab/Simulink环境下完成了电机、编码器和卡尔曼滤波器的仿真模型,并利用不同参数对参数化平稳卡尔曼滤波器的普适性和滤波效果进行了预测。最后,搭建了实验平台,对仿真结论进行验证并对滤波性能进行了实测。仿真和实验结果表明:参数化滤波模型对典型电机系统具有普适性,自适应平稳卡尔曼滤波器可以利用编码器信号实现角速率的最优估计,误差标准差为0.021(°)/s,最大误差可以控制在0.06(°)/s之内,能够满足一般电机伺服系统对角速率精度的要求。     

车载液压发电机行车发电转速补偿控制

研究了变转速输入和负载扰动下马达稳速输出控制方法。基于欧洲NEDC循环路况构建车辆行驶仿真模型、泵控马达数学模型以及负载数学模型,提出车载液压发电机泵控马达稳速输出控制策略,对系统进行仿真研究。结果表明在变转速输入和负载扰动下,加入转速补偿控制能够极大提高控制精度和鲁棒性。     

阀控缸负载模拟多余力抑制研究

针对伺服阀控缸作动器测试平台的物理模型,基于液压伺服方程建立了测试平台的数学模型,找出了电液作动器输出位移与负载模拟器输出力的耦合关联,并基于速度同步控制原理设计了多余力补偿环节。搭建了测试平台的AMESim与MATLAB/Simulink联合仿真模型和实验平台,进行了多余力抑制仿真和实验研究。结果表明:多余力补偿环节能够有效抑制多余力,提高负载模拟精度,测试平台数学模型、联合仿真模型准确度较高。     

基于模糊自适应PI控制的无刷直流电机无级调速系统

针对传统PID控制策略对电机转速控制响应速度慢、控制精度低,以及电机调速系统负载或参数变化时很难达到预期效果等问题,提出了新型模糊自适应PI控制策略,并对该策略在无刷直流电机调速系统中的应用进行了仿真研究;以TI公司的TMS320F2812为主控芯片,IR2136为驱动芯片搭建了无刷直流电机无级调速系统的硬件平台。试验分析结果表明,模糊自适应PI控制策略能加快电机调速系统的响应速度,具有稳定性好、精度高、鲁棒性强等优点,并得到了良好的控制效果,具有较高的应用价值。     

泵控马达液压调速系统负载扰动补偿控制

以泵控马达调速系统为研究对象,建立定量泵-变量马达调速系统数学模型。针对系统负载扰动的随机不可控性,提出了负载扰动补偿控制方法。通过负载扰动观测,依据系统结构不变性原理实时补偿变量马达摆角,实现系统的转速控制。通过燕山大学泵控马达实验平台对所提出的负载扰动补偿控制方法进行仿真与实验研究。仿真和实验结果表明所提出控制方法提高了系统的鲁棒性和控制性能,具有较高的控制精度。