改进型偏差耦合多电机转速同步控制

传统偏差耦合多电机同步控制系统中,系统的跟踪性能与同步性能相互耦合,难以兼顾。此外,在多电机系统起动阶段,传统偏差耦合控制结构跟踪误差补偿量较大,在输出限幅的作用下,各台电机电流环输入参考转矩相等,而负载不均导致各台电机加速度不等,致使转速同步误差增大。针对以上问题,该文首先运用线性系统校正原理设计了改进型偏差耦合控制结构,实现了系统的同步性能与跟踪性能的解耦调节;并在转速环部分增加了输出选择器,设计了输出选择函数,将跟踪误差补偿量按一定比例减小至限幅值以下,使得同步误差补偿量的作用更加突出,在多电机系统起动阶段减小了系统同步误差。最后在3台永磁电机平台上进行了仿真和实验,结果验证了该文所提改进型偏差耦合控制结构的有效性和可行性。     

采用虚拟电机的改进偏差耦合多电机同步控制

针对传统偏差耦合控制结构在多电机转速控制中起动过程同步误差较大以及转速同步补偿器模型较为繁琐的缺点,该文提出了一种改进偏差耦合结构,该结构引入了"虚拟电机"的概念,每台电机在起动过程中跟随虚拟电机的运行轨迹,从而有效减少了起动过程的同步误差。改进偏差耦合结构将各台电机的输出转速作用于"虚拟电机"上,各台电机之间不再有直接耦合作用,由"虚拟电机"对各台电机进行同步控制,从而简化转速同步补偿器模型。与传统结构相比,在保证系统在稳定运行过程中电机受到负载扰动同步性能不变时,改进结构还可以在一定程度上减少各台电机的跟踪误差。     

基于自抗扰与观测器的环形耦合多电机协调滑模控制

在多电机控制系统中,参数摄动和负载转矩变化会影响系统的跟踪精度和同步性能,且传统的补偿方法难以有效的抑制系统的同步误差.针对以上问题,采用电流补偿的环形耦合结构,设置同步比例系数实现多电机的协调运行,设计自抗扰补偿器对电机进行电流补偿来减小同步误差,同时将非奇异快速终端滑模和扰动观测器用于单台电机的控制.仿真结果表明,...     

基于状态约束的PMLSM固定时间控制策略研究

针对永磁同步直线电机(PMLSM)速度与电流双闭环控制系统，提出基于状态约束的永磁同步直线电机固定时间控制策略。构造非对称障碍Lyapunov函数约束系统的速度跟踪误差，不使用复杂切换项设计固定时间滤波器，克服传统反步控制中的“微分爆炸”问题；构造固定时间干扰观测器对电机的负载扰动进行观测，将扰动补偿到控制系统中增强鲁棒性。理论分析证明系统在固定时间内有界收敛，能够将速度误差约束在合理的区间。基于Matlab仿真实验在给定速度0.5 m/s突加负载时，速度跟踪精度超过98%,相比较固定时间控制策略提高2%;扰动观测器的跟踪范围偏差不到1%,具有较高的观测精度。仿真和实验结果验证了本文控制策略的有效性。     

一种多电机刚性连接系统转矩均衡控制方法

多电机刚性连接结构的同步控制系统，在传统PI并行控制策略下，会出现电机转矩输出不均衡的问题，严重时会有断轴的风险；以多电机齿轮传动刚性连接结构为研究对象，建立齿轮—电机耦合模型，根据模型的强耦合特性，分析转矩误差的影响因素，并针对这些问题提出一种基于偏差耦合思想的多电机转矩均衡控制策略，通过综合所有电机输出转矩信息，再选取合适的耦合增益系数，对电机转矩进行补偿控制，以实现电机转矩均衡输出。通过对比PI并行控制策略的仿真验证，所提出方案可有效降低各电机之间的转矩误差，并且由刚性齿轮传动结构引起的转矩输出波动也趋于平缓。     

基于BP神经网络PID的改进偏差耦合同步控制

针对多电机同步控制系统控制精度不高的现状,对多电机同步控制系统进行研究。在对多电机同步控制算法进行分析的基础上,设计了具有自学习和自适应能力的BP神经网络PID控制器,以弥补传统PID控制器在控制过程中的不足。采用偏差耦合控制,在传统速度补偿器速度偏差的基础上乘以速度反馈耦合增益,再引入一个包含各台电机速度信息的指标增强各台电机之间的耦合性,并与BP神经网络PID控制器相结合。在Matlab/Simulink环境下,搭建了多电机同步控制系统仿真模型,仿真结果表明基于BP神经网络PID的改进偏差耦合同步控制系统同步控制精度高、收敛速度快、稳定性能好,能够很好的实现多电机的同步控制。     

多功能串联补偿器虚拟阻抗柔性限流及其运行机理

针对短路故障时冲击电流的柔性控制,提出了一种自适应虚拟阻抗柔性限流的多功能串联补偿器MFSC(multi-functional series compensator)拓扑结构及控制策略。分析其在正常运行和不同类型短路故障时的工作状况及模式切换过程,阐述三相四桥臂串联逆变器中引入虚拟阻抗的控制方法,建立短路故障数学模型,并给出虚拟阻抗和晶闸管支路限流阻抗参数设计方法。仿真及实验结果表明,MFSC能有效抑制不同类型短路故障电流,故障发生后,虚拟阻抗控制可实现电能质量补偿模式与限流模式间的平滑切换,实现故障电流与继电保护整定值相配和。     

基于改进型偏差耦合的PMSM自适应反推同步控制

针对双电机控制系统同步控制性能受负载扰动影响较大的问题,设计模糊PI补偿器器代替偏差耦合控制中增益速度补偿以尽快消除因扰动而引起的电机之间的速度误差,实现电机间的速度同步。设计基于模糊参数逼近的自适应反推控制器实现电机对给定转速的快速跟踪响应,借助于MATLAB/Simulink软件仿真表明,该控制策略同步稳定性高,系统响应速度快,抗干扰能力好。     

预测控制模式自切换的永磁同步电机位置控制方法

针对传统单一位置控制模式难以满足高性能位置控制系统要求的问题,提出预测控制模式自切换的永磁同步电机位置控制方法。首先对预测电流控制模式、预测转速控制模式及预测位置控制模式分别进行研究,分析比较3种控制模式的特点,然后根据电机位置控制运动特点,将位置控制过程划分为4个阶段,并在不同运行阶段采用相应控制模式。对不同运行阶段和控制模式的切换点进行了选取,并提出相应的平滑自切换方法,最终实现预测控制模式自切换的位置控制方法。最后将所提方法与传统位置控制方法进行试验对比,证明了所提方法在动态响应速度和稳态控制性能方面均具有优越性。     

大功率随动试验台多永磁同步电机同步控制

针对大功率随动试验台中多台永磁同步电机的同步控制问题,同时考虑试验台开放性的要求,提出相邻交叉耦合结构与滑模变结构控制相结合的同步控制策略。结合试验台的机械结构特点,分析比较相邻交叉耦合结构与偏差耦合结构。根据多电机同步系统中同步误差与跟踪误差的控制要求,建立永磁同步电机的状态空间模型,进一步给出多电机同步滑模控制器的设计方法。分析了所设计的同步控制系统的鲁棒性。仿真结果表明,相邻交叉耦合结构与变结构算法相结合的系统其同步误差小于传统的偏差耦合结构与PID算法相结合的系统,受干扰影响变小。对于多永磁同步电机同步系统,相邻交叉耦合结合滑模变结构的控制策略在改善同步性能的同时,增强系统的鲁棒性,简化系统结构,并增强系统的开放性。     

基于极点配置二阶LADRC的多电机同步控制系统研究

在多电机同步控制系统起动时,由于负载不同和稳态时负载突变,会造成同步误差大、系统的跟踪性能与抗扰性能差,针对以上问题,提出了改进型的偏差耦合控制结构,改进了速度补偿器结构和二阶线性自抗扰控制器结构。在MATLAB/simulink环境下搭建了三台永磁同步电机同步控制仿真实验模型,在实验中把改进型的偏差耦合控制结构与传统的偏差耦合控制结构、基于二阶线性自抗扰的传统偏差耦合控制结构进行对比分析,研究结果表明:改进型的偏差耦合控制结构比其它两种结构具有精度高、抗干扰性能好、收敛速度快等特点。     

三电平静止同步补偿器内模控制研究

静止同步补偿器(STATCOM)用于电网动态补偿时,无功电流检测环节及电流控制器的设计对其补偿性能起着决定性的影响。在传统的FBD功率理论的基础上,对传统FBD检测法做出改进,引入电网虚拟磁链模观测器代替原有的锁相环对电网电压进行重构,提高了电网电压存在畸变时无功电流的检测能力,同时采用惯性环节代替了低通滤波器降低了检测系统的时延。在此基础上针对静止同步补偿器存在着非线性和强耦合的特性,提出一种基于内模控制原理和三电平空间矢量算法相结合的电流解耦控制方法,根据内模控制基本原理,设计了静止同步补偿器的双闭环内模控制器。基于Matlab/Simulink仿真平台,对改进型FBD无功电流检测方法和电流环内模解耦控制器进行了系统仿真分析,最后通过实验验证了控制方法的正确性和有效性。     

基于新型电压控制律的永磁同步电机滑模补偿控制

针对永磁同步电机转矩闭环控制系统中动态耦合项和反电动势项引发弱动态性能的问题,提出一种基于新型电压控制律的永磁同步电机滑模补偿控制方法。首先,基于永磁同步电机模型建立新型电压控制律,保证转矩闭环控制系统的稳定性。其次,利用速度估值与滑模面的函数关系,设计自适应速度观测器,对d、q轴耦合项和反电动势项进行补偿,同时实现系统的速度闭环控制。在此基础上,引入含sigmoid非线性光滑函数的滑模面,构造滑模补偿控制策略,实现控制律在整个运动过程中对参数摄动和外扰动的鲁棒性。最后,搭建Matlab/Simulink仿真模型和由TMS320F28335控制的400 W永磁同步电机的实验平台。仿真和实验结果表明所提控制方法具有转矩和电流波动小、响应快和鲁棒性强的特性。     

基于自适应积分滑模与扰动观测的多PMSM同步控制

为了克服多电机差速失步振荡及同步稳定性变差等问题,提出了基于新型自适应积分滑模和扰动观测的多 PMSM 同步控制方法。首先,构建了一种改进型偏差耦合同步控制结构。其次,设计了基于新型自适应积分滑模(new adaptive integral sliding mode control, NAISMC)的 PMSM 控制器。同时,利用滑模扰动观测器(sliding mode disturbance observer, SMDO)对电机负载扰动进行观测,并与改进的偏差耦合同步控制结构相结合,提出了基于NAISMC与SMDO的多 PMSM 的改进型偏差耦合同步控制方法。最后,进行了实验分析。其结果表明所提出的同步控制方法能有效地保证4个电机具有良好的同步性能,提高了其抗扰动的能力,确保了多电机同步的稳定性。     

基于模糊补偿的无轴承同步磁阻电机径向位置逆控制

给出无轴承同步磁阻电机转子径向位置的控制模型,针对多变量、强耦合的径向位置非线性系统,提出一种基于模糊补偿的被控电机转子径向位置逆控制方法,证明该径向位置系统可逆,推导出其逆系统模型,将其精确线性化成一个伪线性系统,从而将径向位置系统解耦为两个独立的二阶线性子系统.为对已解耦的径向位置系统进行综合,在常规PID控制器基...     

基于非线性干扰观测器的PMSM自适应反演滑模控制

为了解决永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统中存在的内部参数摄动、负载扰动以及外界不确定性干扰等问题,设计了基于非线性干扰观测器(NDO)的自适应反演滑模控制器。通过NDO对系统存在的扰动进行观测,并将观测结果引入到自适应反演滑模控制器进行补偿。针对引入NDO后的系统,设计自适应反演滑模控制器,对滑模控制器中的切换增益利用自适应律进行调节,削弱系统抖振,提高系统的抗干扰能力和鲁棒性。仿真结果表明,与传统反演滑模控制相比,基于NDO的自适应反演滑模控制器对系统中存在的扰动具有更好的抗干扰能力,该控制器可削弱系统的抖振,从而提高了PMSM位置伺服系统的跟踪精度。     

基于七阶EKF的永磁直线伺服系统变质量估计和扰动补偿

永磁直线同步电动机(PMLSM)伺服系统易受摩擦力和推力波动等外部扰动的影响,为保证系统按照期望轨迹运动,需要对这些扰动进行补偿,而且系统质量信息的准确性对扰动补偿能力有很大影响。针对这一问题,提出一种基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)的变质量估计和扰动补偿方法。首先,建立与电机位置有关的扰动模型,作为扰动补偿器。然后,采用七阶EKF计算电机初始位置、估计质量的变化并反映到扰动补偿器中,同时通过自适应律整定扰动模型系数确保扰动模型与实际扰动保持同步,实现对系统的变质量估计和扰动补偿。实验结果证明了所提控制方案的有效性与可行性,明显提高了系统的位置跟踪性能和抗扰性能。     

连接弱交流系统的高压直流换流站无功补偿协调控制策略

在馈入端交流系统强度较弱、直流传输功率频繁波动的高压直流系统中,换流站无功补偿设备的协调控制对改善换流母线电压的稳定性具有重要意义。提出了一种基于静态同步补偿器(STATCOM)和电容器组相互协调的多模式协调控制策略,主要包括换流母线电压无静差跟踪额定电压的稳态调压模式、换流站参与近区交流系统电压调节的自动电压控制(AVC)模式,以及换流母线发生短路故障时抑制电压波动与换相失败的暂态控制模式。基于实际工程参数,在电磁暂态仿真软件(PSCAD)建立了±800kV酒泉—湖南特高压直流输电系统仿真模型,并在直流功率波动、AVC中心下发指令电压和馈入交流系统短路故障等多种工况下对该多模式控制策略的性能进行了仿真验证。仿真结果论证了所提出的换流站无功补偿设备协调控制策略的合理性和有效性。