采用GA的永磁同步电机直接转矩调速

永磁同步电机直接转矩控制受定子电阻变化影响,进而影响调速系统的精度。本文采用遗传算法动态调整直接转矩控制的调速系统控制器参数的策略,使控制器参数及转矩给定值随转速的波动而调整,克服电阻变化引起磁链控制器输出不准确,达到稳定输出转速的目的。该策略在定子电阻变化较大情况下,仍具有高控制精度。仿真结果验证了这一遗传算法永磁同步电机直接转矩控制调速系统控制策略的有效性。     

电动汽车排放的改进差分进化算法

文章针对增程式电动汽车增程器燃油经济性和CO、HC排放问题进行优化。首先,将问题利用归一化和加权平均的方法转化为单一目标问题,以增程器外特性、功率区间需求和其他特性参数作为约束条件,利用MATLAB软件基于map图进行建模和仿真,使用改进的差分进化算法予以实现。最后,在AVL Puma Open台架实验平台上对HWFET工况下的增程器燃油经济性和CO、HC排放运用文章所提出的策略进行实验验证。实验结果表明,以增程器的燃油经济性和CO、HC排放为目标,可以实时精确地控制发动机转速、发电机转矩,有效实现降低整车油耗和排放。     

电动汽车增程器燃油效率优化控制

针对如何提高增程器燃油效率,降低整车油耗的问题,提出了一种基于PRP共轭梯度法的增程器燃油效率优化控制方法.首先,以产生给定能量燃油效率最高为优化性能指标,以发动机转矩和发电机转矩为寻优变量,建立了增程器燃油效率优化控制问题的离散系统模型.然后,对算法实现过程中发动机、发电机的最高转速和最大转矩限制的处理方法进行了阐述,给出了基于PRP共轭梯度法的增程器燃油效率优化控制问题的数值实现方法的详细步骤.最后,仿真和实验结果表明本文提出的优化控制方法可以有效提高增程器的燃油效率.     

直流脉宽调速系统滑模变结构控制

在直流电机调速系统优化控制的研究中,针对常规滑模变结构控制的双闭环直流调速系统在添加负载扰动后转速响应存在静差的问题.为解决上述问题,提出了考虑扰动在内的转速环滑模变结构控制方案.由于扰动补偿作用的加入加大了电流给定的抖动,使回路电流脉动较大,在上述设计的基础上,在控制器输出添加了滤波器,有效的解决了上述问题.通过MATLAB仿真验证后,在dSPACE DS1103单板系统的支持下,将所设计的控制器与实际电机相连,通过在线调节参数,获取理想曲线.实验结果表明所设计的滑模控制器(smc)具有较好的鲁棒性,系统转速无超调,电流较平滑,抗扰能力较强,为直流电机调速系统优化提供了参考.     

无刷直流电机速度控制器改进策略研究

无刷直流电机调速系统中,通常采用的比例积分控制器使电机调速面临着转速的超调量过大或振荡问题.设计一种改进型速度控制器,将常规转速控制器中的比例器设置在转速反馈通道中,构成改进型速度控制器(IP控制器),消除了传统PI控制器速度超调现象.结果表明,该改进型控制器可通过控制器的参数合理设计实现电机转速快速响应和稳态误差控制,达到良好的调速性能,具有简单易于工程化应用的优点.     

离心泵变频调速与节流分程协调节能控制

离心泵的变频调速是目前广泛采用的流量调节方法,高效节能是其最大优点,但是当流量降低时,可能造成压头过低而影响后续流程.对此,提出离心泵的变频调速与节流分程协调节能控制方法,当阀后压力大于一定值时,由流量控制器调节离心泵转速以改变泵的出口流量,当阀后压力小于一定值时,由流量控制器调节阀门开度以保持控制点需要的实际压头基本恒定,而中间段由转速和阀门开度协调控制,从而能够同时满足管路控制点所需的压力及流量.实验模拟效果证明了控制方案的可行性,并且流量与压力二者分程协调控制的节能效果显著.     

基于观测器的发动机转矩跟踪模型预测控制

针对如何实现发动机转矩快速精准地跟踪期望转矩的问题,提出一种基于观测器的模型预测控制策略.首先,利用均值模型对汽油发动机的进气歧管压力动态、转矩和转速动态进行建模,考虑到发动机真实转矩不可测的情况,采用Lyapunov稳定性理论和可测转速信号设计观测器对进气歧管压力进行在线估计,进而获得发动机的实时估计转矩;然后,利用基于观测器的模型预测控制算法设计转矩跟踪控制器,通过C/GMRES数值优化算法在线求解滚动时域优化问题,实现转矩的实时跟踪控制;最后,利用汽油发动机实验台进行实验验证以表明所提出算法的有效性.     

基于组态技术的三相异步电动机变频调速方法

研究组态技术在三相异步电动机变频调速问题中的应用,以合理调节三相异步电动机转速为宗旨,提出基于组态技术的三相异步电动机变频调速方法.建立基于单滤波器多模型算法的转速数据可视化挖掘组态模型,估计三相异步电动机转速后,使用基于P1控制器的异步电动机转速调节方法,在负载恒定已知、负载转矩有扰动的条件下,通过对应调速控制器实现三相异步电动机变频调速.实验结果显示:所提方法的转速估计值与实际转速值高度一致,估计精度较高;对三相异步电动机变频调速后,三相异步电动机转速和期望转速仅存在1r/min之差.上述方法对三相异步电动机的转速估计、调速效果均优于对比方法.     

基于SOPC飞机发动机转子棘轮驱动器设计

飞机发动机孔探检验中,通常采用手动驱动转子进行检测,误检、漏检率高,严重威胁飞行安全.采用SOPC设计某型发动机转子驱动芯片,芯片集成棘轮器逻辑控制功能、微处理器内核,减小控制器体积,解决控制器体积大安装不便问题;采用七状态加减速状态机,解决以往的驱动装置在起始段和停止段不能用于检测的问题.实验结果表明,本控制器可实现转子平滑启动与停止,叶片高精度定位及高、低压转子联动,脉冲输出范围为1～ 5000 pps,转子转速可调范围为0～ 94 r/min,误差＜0.1％,满足飞机发动机叶片检测转子驱动要求;集成微控制器、外部驱动逻辑功能单元于一片芯片内,减小布板面积,以适应飞机发动机空间狭小的实际需要,设计出体积小、重量轻的转子棘轮驱动器.     

基于模糊控制的双闭环直流可逆调速系统的设计

对于双闭环直流可逆调速系统,提出了一种将模糊控制与常规PI控制相结合应用在转速环调节器设计的方法。根据工程经验与专家知识所确定的模糊控制规则,进行模糊推理,实现转速环调节器参数的动态整定。应用Matlab软件构建了双闭环直流可逆调速系统的仿真模型,并对转速环分别采用模糊PI控制器和常规PI控制器的直流可逆调速系统分别进行仿真实验并对比结果。从仿真结果可以得出采用模糊控制可以对直流可逆调速系统的动态与静态特性、抗扰性能、恢复性能以及跟踪性能有比较明显的改善与提高。     

废气再循环–可变几何截面涡轮增压柴油发动机 燃气双环系统建模及协同控制

针对废气再循环(EGR)与可变几何截面涡轮增压(VGT)的柴油发动机,作者联合考虑其燃油动力转速调节回路与气体回路,提出了内外双环稳定动态反馈的控制策略.其中,内环回路是利用Lyapunov函数设计的控制器,控制燃油质量流量来跟踪柴油发动机转速;外环回路则设计EGR–VGT控制器,跟踪气体回路的进排气歧管压力及压气机空气质量流量,并克服了柴油发动机建模中的不稳定零动态问题.同时,研究了气体流量与EGR和VGT阀门开度之间的关系,通过设计流量开度转换模块实现了两者控制的转换.最后,通过专业发动机软件AMESim与仿真软件MATLAB/Simulink的联合仿真试验,验证了该控制策略对柴油发动机燃油动力转速调节与气体回路控制的有效性.     

Simple adaptive air-fuel ratio control of a port injection SI engine with a cylinder pressure sensor

The problem of air-fuel ratio(AFR) control of the port injection spark ignition(SI) engine is still of considerable importance because of stringent demands on emission control. In this paper, the static AFR calculation model based on in-cylinder pressure data and on the adaptive AFR control strategy is presented. The model utilises the intake manifold pressure, engine speed, total heat release, and the rapid burn angle, as input variables for the AFR computation. The combustion parameters, total heat release,and rapid burn angle, are calculated from in-cylinder pressure data. This proposed AFR model can be applied to the virtual lambda sensor for the feedback control system. In practical applications, simple adaptive control(SAC) is applied in conjunction with the AFR model for port-injected fuel control. The experimental results show that the proposed model can estimate the AFR, and the accuracy of the estimated value is applicable to the feedback control system. Additionally, the adaptive controller with the AFR model can be applied to regulate the AFR of the port injection SI engine.     

基于调节函数的一类三角结构非线性系统的自适应滑模控制

针对一类三角结构的非线性系统,基于状态参考自适应控制算法和滑模控制技术,研究了其在非匹配未知参数和不确定性干扰下的跟踪控制问题,提出了自适应滑模控制策略,实现了不确定非线性系统的鲁棒输出跟踪.与一般自适应控制相比,允许系统存在非参数化的不确定性和未知扰动,增强了控制系统鲁棒性.仿真算例证明了理论研究成果的正确性和可行性.     

Nonlinear Observer-based Control Design and Experimental Validation for Gasoline Engines with Exhaust Gas Recirculation

This paper presents a nonlinear observer-based control design approach for gasoline engines equipped with exhaust gas recirculation (EGR) system. A mean value engine model is designed for control which includes both the intake manifold and exhaust manifold dynamic focused on gas mass flows. Then, the nonlinear feedback controller based on the developed model is designed for the state tracking control, and the stability of the close loop system is guaranteed by a constructed Lyapunov function. Since the exhaust manifold pressure is usually unmeasurable in the production engines, a nonlinear observer-based feedback controller is proposed by using standard sensors equipped on the engine, and the asymptotic stability of the both observer dynamic system and control dynamic system are guaranteed with Lyapunov design assisted by the detail analysis of the model. The experimental validations show that the observer-based nonlinear feedback controller is able to regulate the intake pressure and exhaust pressure state to the desired values during both the steady-state and transient conditions quickly by only using the standard sensors.     

永磁同步电机自抗扰反步控制

为实现永磁同步电机的高性能控制,提出一种复合控制策略。在永磁同步电机矢量控制基础上,设计反步控制器用于电流环控制,得到同步旋转坐标系下定子电压,并能保证系统全局稳定。设计结构优化的线性自抗扰控制器用于速度环控制,提高系统抗干扰能力。采用二阶环节平滑速度指令,实现转速无超调。仿真结果表明该控制策略较传统PI控制具有转速适应范围广、无超调、抗扰动性能强等优点。     

基于扩张状态观测器的发动机转速双闭环自适应控制系统设计

为较好控制发动机设备的实时转速水平,使其在不同压力水平下均能保持稳定转速,呈现理想化工作状态,设计基于扩张状态观测器的发动机转速双闭环自适应控制系统;根据双闭环电路的集成形式,连接发动机控制器与自适应传感器,利用隔离驱动芯片,更改观测器驱动管的作用频率周期,完成自适应控制系统的硬件执行环境搭建;在此基础上,深入分析扩张状态观测器的内部结构,以微分跟踪器作为切入点,选取关键的ESO参数,再借助扰动补偿向量,完成对扩张状态观测器的频域参数配置,联合相关硬件应用设备,实现基于扩张状态观测器的发动机转速双闭环自适应控制系统设计;实验结果表明,在扩张状态观测器作用下,发动机元件在不同压力水平下的实时转速水平均能得到有效控制,在1.3 Mpa的压力环境下外接飞轮转速的变化形式也与理想转速值变化趋势保持一致,可使发动机设备保持较长时间的稳定工作状态。     

Combustion timing control of HCCI engine based on NNPC and Elman-NN model under complex conditions

Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) combines the characteristics of gasoline engine and diesel engine with high thermal efficiency and low emissions. However, since there is no direct initiator of combustion, it is difficult to control the combustion timing in HCCI engines under complex working conditions. In this paper, Neural Network Predictive Control (NNPC) for combustion timing of the HCCI engine is designed and implemented. First, the black box model based on Elman neural network is designed and developed to estimate the combustion timing. The fuel equivalence ratio, intake valve closing timing, intake manifold temperature, intake manifold gas pressure, and engine speed are chosen as the system inputs. Then, a NNPC controller is designed to control combustion timing by controlling the intake valve closing timing. Simulation results show that the Elman neural network black box model is capable of estimating the HCCI engine combustion timing. In addition, regardless of whether the HCCI engine is in constant or complex condition, the designed NNPC controller is capable of keeping the combustion timing within the ideal range. In particular, under New European Driving Cycle (NEDC) working conditions, the maximum overshoot of the controller is 28.95% and the average error is 1.03 crank angle degree. It is concluded that the controller has good adaptability and robustness.     

无刷直流电机的自适应模糊滑模控制策略研究

为了提高无刷直流电机（BLDCM,brushless dC motor）控制系统的动态响应速度和干扰抑制能力,提出了一种新的自适应模糊滑模控制（AFSMC,adaptive fuzzy sliding mode control）策略。控制系统根据滑模开关函数的取值范围,可以切换滑模控制器的输出,能够改进滑模观测器的抖振现象和系统稳定性。控制器的控制律由自适应模糊控制算法调节,滑模控制器的输出减少了系统不确定时延的影响。根据所提出控制策略建立了仿真模型,并进行了仿真。仿真结果表明,所提出的控制策略能提高系统的动态性能和鲁棒性。该方法用于无刷直流电机的控制是可行的、有效的。     

ROBUST CONTROLLER DESIGN AND EXPERIMENTAL VERIFICATION OF I.C. ENGINE SPEED CONTROL

Presented in this paper is the robust idle speed control of a Ford 4⋅6 L V-8 fuel injected engine. The goal of this investigation is to design a robust feedback controller that maintains the idle speed within a 150 rpm tolerance about 600 rpm despite a 20 Nm step torque disturbance delivered by the power steering pump. The controlled input is the by-pass air valve which is subjected to an output saturation constraint. Issues complicating the controller design include the nonlinear nature of the engine dynamics, the induction-to-power delay of the manifold filling dynamics, and the saturation constraint of the by-pass air valve. An experimental verification of the proposed controller is included. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.