一种抑制PMSM-DTC周期性转速脉动的方法

永磁同步电机直接转矩控制系统低速运行时存在周期性转速脉动,限制了其在高性能伺服方面的应用。针对该问题,分析了系统转速脉动产生原因及其周期性,提出了在传统速度环PI控制器的基础上增加谐波转矩注入抑制转速脉动的方法。该方法通过对转速反馈信号进行快速傅里叶变换,得到转速脉动的各次谐波含量,针对主要的谐波含量增加PI控制器,并与原控制嚣共同组成直接转矩控制的转矩给定信号。仿真和实验结果表明了该方法有效地抑制了周期性转速脉动,提高了系统的伺服性能,且该方法的结构及算法简单,无需对原控制器作硬件改动,便于工程实现。     

基于铜耗最小原则的混合磁路电机哈密顿速度控制

针对电机传统控制策略依赖模型精确性、对参数变化敏感等问题,从能量的观点出发,利用哈密顿能量系统理论来设计混合磁路电机的速度控制器。根据铜耗最小原则下的最优电流控制原理确定了系统期望的平衡点;利用互联和阻尼配置的方法,设计了系统在负载转矩已知时的速度控制器;并利用负载转矩估计器在线观测负载转矩,由此设计了系统在负载转矩未知时的速度控制器;同时给出了平衡点的稳定性分析。仿真结果验证了该控制策略具有较好的控制效果,对系统参数变化具有较好的鲁棒性。     

一种小功率异步电动机最小转矩测试系统

介绍了一种测量小功率异步电动机起动过程中最小转矩的测试系统。测试系统采用交流伺服系统进行速度控制,采用扭矩传感器进行转矩测量。通过PC机对交流伺服控制器、扭矩传感器和数字功率表进行通讯控制,并使用LabVIEW开发了测试软件。最后通过实际测试验证了系统的有效性,并且系统具有测试精度高、操作方便的优点。     

基于模糊PI控制的永磁同步电机转速脉动抑制

高精度宽调速范围伺服系统研究的内容之一是转速脉动抑制问题.在给出了含有脉动量的转矩模型基础上,针对该脉动量的不确定性,提出了在系统速度环上利用参数自整定PI模糊控制器实现减小转速脉动的方法,经与常规PI控制器仿真比较,该控制器性能良好,并使系统具有较强的鲁棒性.     

基于机械参数辨识的永磁同步电机驱动系统速度环自调试方法

针对永磁同步电机驱动系统在速度控制器未整定时辨识机械参数无法稳速控制的问题,采用了以bang-bang控制器控制转速的控制框架规避了参数辨识过程中的控制器盲调,并据此提出一种基于周期采样数据复频谱分析的伺服系统机械参数辨识方法,同时能够快速辨识伺服传动系统的转动惯量、粘滞摩擦系数及库伦摩擦转矩。基于机械参数辨识结果设计了一种速度环PI参数自整定方法,根据速度环设计的期望相角裕度和开环截止频率自动实现速度环PI参数的计算。整个过程由伺服驱动器自动完成,实现了驱动器速度环的自调试。通过速度环正弦响应和阶跃响应实验验证了本文提出方法的有效性,实验结果显示,转动惯量和粘滞摩擦系数的辨识误差不超过3%,且整定后速度控制性能符合预期。     

基于进化算法的伺服驱动系统速度环参数的整定

针对速度环参数整定存在的时间长和效率低等问题,提出了一种基于进化算法的伺服驱动系统速度环控制参数整定方法。该方法利用粒子群算法全局寻优的特点进行模型参数的辨识,在辨识得到的数学模型和综合性能评价指标的基础上,使用遗传算法对速度环控制器参数进行寻优整定。整定后的系统超调量小,上升时间短,具有良好的动态响应性能和鲁棒性。     

伺服分析与检测平台的设计与应用

采用交流测功机设计的一种新型伺服系统特性分析与检测平台,实现了伺服电机与伺服驱动器的集成检测。独创的转矩闭环控制策略和可编程交流测功机控制器的运用,实现了DTC直接转矩控制与转矩闭环控制的完美结合,极大的提高了测控系统的控制精度和动态响应特性,为实验室和生产线应用的提供了一套技术先进、功能齐全、操作简单、使用方便的智能仪器。在测试精度、测试速度和测试方法等方面都有别于传统的电机测试平台,并有广泛的通用性、灵活性和实用性。     

基于时滞灵敏度和多目标优化的广域电力系统稳定器参数设计

针对广域电力系统稳定器应用过程中信号具有时滞的问题,基于Pade近似与阻尼转矩分析法推导得到一个特征根相对于时滞的灵敏度指标,进而采用多目标粒子群优化算法求解综合考虑该灵敏度指标与系统阻尼的广域电力系统稳定器参数优化问题,实现对时滞具有较好鲁棒特性的广域电力系统稳定器参数设计。在搭建的信息电力融合系统平台中以2区4机系统为例,研究了不同时滞下控制器的控制效果。时域仿真结果表明,所提控制器参数设计方法对广域信号时滞的波动有较好的鲁棒特性,当广域测量系统的传输时滞在一定的范围内变化时,控制器依然能够有效地抑制系统区域间的低频振荡,为广域电力系统稳定器的参数整定提供了一种新的思路。     

永磁同步电动机的非线性PI速度控制

永磁同步电动机(PMSM)是典型的非线性系统，该文考虑了齿隙转矩、谐波转矩等转矩波动和各种不确定扰动，建立了包含非线性不确定项的PMSM数学模型。针对所提模型，采用非线性PI控制方法实现速度控制，得到具有鲁棒性能的控制器。非线性PI控制摒弃了传统自适应控制方法对不确定系统控制时所采用的参数辨识加反馈控制器设计的结构，不需要知道非线性不确定函数的具体形式，通过确定该函数的界来设计控制器的参数，使系统能够达到全局渐近稳定或者实现对参考信号的跟踪。仿真结果表明了控制算法的有效性。     

基于反推控制的机械弹性储能永磁同步电机最大转矩电流比控制

与id=0控制相比,同等容量下最大转矩电流比控制可使永磁同步电机输出更大的低速转矩,动态性能也更优,适合于作为机械弹性储能系统驱动控制。提出一种基于反推控制的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法,运用极值原理建立最大转矩电流比控制下最小d、q轴电流关系式,利用带遗忘因子的最小二乘算法辨识同时变化的涡簧负载转矩和转动惯量,在此基础上,设计速度反推控制器和电流反推控制器分别取代传统速度PI控制器和电流PI控制器,并从理论上证明了控制算法的稳定性。实验结果表明,最大转矩下该方法比基于反推的id=0控制需要的定子电流更小,而与基于PI的最大转矩电流比控制相比,具有跟踪参考信号迅速、动态性能好、参数调整少的优点。     

基于新型ADRC控制器和MC变换器的电机DTC控制系统研究

针对传统PID控制器参数鲁棒性和抗干扰性均较差的问题,提出了一种基于简化参数的自抗扰控制器(ADRC)的感应电机(IM)直接转矩控制(DTC)方法,它以给定转速和实际转速作为输入信号,并以给定电磁转矩作为输出信号,从而设计了基于简化参数的ADRC速度控制器。另外,由于传统DTC系统中采用常规的矩阵变换器(MC),其电压传输比较低,难以满足电机对电压的要求,直接影响了电机的输出特性,依据三相boost斩波器和MC的优势,提出一种新型MC直接转矩控制(DTC)方法,并对其进行建模分析,从理论上证明了该拓扑结构的合理性。仿真结果表明了提出的电机DTC控制系统的转速和转矩响应快速,转矩脉动大大减小,系统具有良好的动、静态性能。     

基于反推控制的永磁同步电机新型直接转矩控制方法

针对永磁同步电机(PMSM)传统直接转矩控制(DTC)运行时存在的磁链转矩脉动大,逆变器开关频率不恒定等问题,提出了一种基于反推控制的永磁同步电机新型直接转矩控制方法,该方法采用速度反推控制器取代传统的速度PI控制器,采用磁链转矩反推控制器用于产生定子电压在静止坐标系上的分量,并结合空间矢量调制方法产生开关信号,控制逆变器的运行。实验结果表明该方法能够明显减小传统直接转矩控制中的磁链和转矩脉动,并使逆变器工作在恒定的开关频率下,同时与基于PI控制的改进直接转矩控制方法相比,具有响应迅速、可调参数少的优点。     

空间载荷伺服控制系统低速运动摩擦补偿

为了降低运动摩擦和转矩波动对空间载荷伺服控制系统低速跟踪精度的影响,提出了基于简化LuGre摩擦模型和干扰观测器的摩擦误差补偿方法。为了减少伺服控制系统运算量,详细分析了适用于低速运行环境的LuGre摩擦理论;建立了简化的LuGre摩擦理论模型;设计了速度环干扰观测器;实现了由于低速运动摩擦影响空间载荷伺服系统跟踪精度补偿。通过Matlab/Simulink仿真,与传统的PID控制方法相比,该方法在正弦波作为输入信号时,可以消除伺服系统的低速爬行和抑制闭环速度扰动;在0.5°/s阶跃信号作为输入时,其跟踪误差带±0.0052°/s。     

基于抗扰扩展卡尔曼滤波的摇臂伺服控制

大惯量直驱系统通常需要高增益控制器去实现高响应伺服控制，一般采用位置传感器，经过锁相环配合滤波器对转子位置进行处理，获得转速反馈。常规滤波器的高带宽容易引入转速噪声影响控制稳定性；而低带宽滤波器又限制了控制系统动态响应。针对此现象，该文首先采用基于摇臂运动模型的抗扰扩展卡尔曼滤波器(extended Kalman filter,EKF)观测电机转速，该方法既避免了信号噪声，又便于支持基于模型的运动控制方法获得高控制响应。实际对象运动中模型参数变化较大，例如运动阻尼、电机转矩常数等在不同摇臂位置的数值差别较大，而常规EKF对参数依赖较高。为解决该问题，引入抗扰补偿机制，通过比较EKF位置估计值与实际转子位置测量值偏差，可以获得运动参数变化导致的观测扰动。通过补偿该扰动，可以抑制由于参数变化导致的速度观测误差；再次，采用模型预测控制(model predictive control,MPC)来进一步改善系统动态性能；最后，通过仿真对所提策略进行了研究，并在基于永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSMs)的摇臂伺服实验台上验证了所提方案的...     

永磁同步电动机双模糊直接转矩控制的研究

针对传统的直接转矩控制使用滞环比较器来控制定子磁链和转矩,存在滞环宽度调节有限、低速时转矩脉动大和逆变器开关频率不固定,速度PI调节器的比例积分参数恒定,其速度控制精度不高等缺点,设计了基于模糊直接转矩控制器和模糊速度PI控制器的双模糊直接转矩控制系统.利用模糊控制器分别来代替磁链、转矩滞环比较器和速度PI调节器,有效地减小了磁链和转矩控制容差,并利用磁链角对称特性进行映射,减少了模糊控制规则数,提高了实时性和速度控制精度.仿真结果表明:该方法明显优于常规的直接转矩控制,减少了转矩脉动,提高了系统的控制性能.     

基于DSP和CPLD的运动控制器设计与应用

针对伺服系统控制的特点和要求,介绍了一种基于DSP和CPLD的开放式多轴伺服运动控制器软、硬件设计。以高速DSP作为该系统核心,利用CPLD完成外围信号处理以及逻辑和时序控制。借鉴C 语言"类"结构对各个功能函数进行封装,建立系统软件包,在调试软件的配合下,可以实现各系统的定制应用。测试应用结果表明,其灵活的系统集成方式和高速的指令执行速度提高了伺服控制性能,具有性能可靠、结构开放、成本低廉等特点。     

无刷直流电机调速系统鲁棒性设计

为提高无刷直流电机调速系统的鲁棒性,利用扰动观测器对外部负载转矩扰动进行估计并加以补偿,利用模糊自适应控制器实现PID参数的在线自整定,以适应因系统内部参数变化引起的扰动.仿真和实验表明,所设计的调速系统对系统负载扰动和参数变化的鲁棒性较好,并具有较高的速度跟踪精度.     

一种双模糊直接转矩控制系统的研究

传统的直接转矩控制利用滞环比较器来控制定子磁链和转矩,造成了转矩脉动大、速度PI调节参数恒定等缺点。介绍了一种基于模糊自适应PI调节器和模糊直接转矩控制器的双模糊控制方法,该方法能够根据速度误差及其变化率大小调节参数,显著提高了PI调节器的自整定能力,能有效地选择电压矢量。仿真结果证明了该方法明显优于常规直接转矩控制,减小了转矩脉动,提高了系统的控制性能。     

非线性轧机机电系统电机速度鲁棒非脆弱控制

针对轧机机电系统电机速度鲁棒跟踪非脆弱控制问题,建立了含非线性、不确定性、负载转矩轧机机电传动系统动力学模型。将系统的非线性按参数不确定性处理,通过H∞理论、Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(linear maxtrix inequality,LMI)方法得到了通过状态反馈使得系统满足二次稳定、抑制外界干扰的充分条件。为了实现给定速度信号跟踪非脆弱控制,设计了前馈补偿器。结果表明所设计控制器的非脆弱性表现为控制器参数的鲁棒性,即可以通过控制器参数的直接选取达到非脆弱控制效果,能够实现电机速度鲁棒跟踪非脆弱控制及对外界干扰的抑制。实例仿真验证了该方法的可行性和有效性。     

双神经网络交流传动自适应规划控制

将Hopfield神经网络应用于交流传动系统的自适应控制，通过神经网络来规划交流调速系统的速度控制器动态输出；并将Hopfield神经网络控制器代替矢量控制系统中的转速调节器，使速度控制器具有对某些参数变化良好的鲁棒性。对于不可控的负载转矩分量，加入神经网络负载转矩在线跟踪控制器，形成参数自动跟踪神经网络，构成具有参数在线跟踪功能的交流传动双神经网络自适应规划控制模式，进一步提高了系统的性能．仿真结果证明了该控制方案的有效性．