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。     

基于负载惯量匹配的双电机同步控制方法

在交流伺服系统运动控制领域,针对双电机同步精确控制时由于两轴负载惯量相差较大、额定运行速度快、到位精度要求高等控制难点,提出了简单且有效的同步控制方法,并在试验中进行了验证。该方法包括对同步控制方式的设计和误差补偿算法2个部分。首先,设计使用基于虚拟主轴的主从控制方式,可实现惯量匹配的同步指令输出;在此基础上,从负载特性入手,提出了基于加权耦合的误差补偿方法,能实现快速稳定的同步误差补偿。仿真与试验结果表明,该方法能够满足伺服运动系统的定位精度和同步控制精度要求,同时在一定程度上提升了系统的平稳性和补偿响应速度,工程实现效果较好。     

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。     

基于自抗扰控制技术的多电机同步控制

对采用偏差耦合控制策略的永磁同步电机多电机同步控制进行仿真研究。引入自抗扰控制技术实现电机控制,各同步控制器的输出补偿负载转矩。考虑到电机实际运行中参数随温度发生变化,为进一步提高转速同步控制性能,采用模型参考自适应算法对电机参数进行在线辨识,结果用于在线修正自抗扰控制器结构参数。从理论上分析了扰动引起的误差收敛情况,仿真结果验证了整体方案的可行性,可以实现4台永磁同步电机的转速同步控制。     

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。     

虚拟主轴在无轴印罐机中的应用

介绍了虚拟主轴同步控制原理,引入了新型的控制策略:虚拟主轴同步控制。试验表明:通过对于伺服系统中虚拟主轴与各个轴之间的PID参数的调节,同步精度均达到了设计要求。试验验证了虚拟主轴的控制策略能较好的控制多轴之间的同步精度。     

基于命令滤波反步法的双电机离散同步控制

针对双电机伺服系统同步控制精度问题,在命令滤波的基础上设计离散跟踪与同步控制方案。通过建立双电机系统离散动力学方程,降低了命令滤波器反步法设计过程中的计算难度,还能同时处理虚拟控制信号。在控制器设计中定义补偿信号消除误差,进而提高跟踪性能。结果表明,神经网络可以高效处理电机运行中轴转矩或齿隙等带来的非线性扰动。最终通过Lyapunov分析控制方法的稳定性,结果表明双电机伺服系统在该控制器作用下具有良好的跟踪及同步性能。     

一类欠驱动Lagrangian系统的位置同步控制

针对多个单输入欠驱动Lagrangian系统的同步控制问题,根据所定义的同步运动系统的同步误差信号,将各轴的位置误差与位置同步误差的比例耦合项作为新的状态变量,采用递阶滑模控制方法设计了一种交叉耦合位置同步控制器。采用该控制策略,对由两部一级倒立摆实际设备构成的同步运动装置的实时控制实验结果和4部一级倒立摆同步运动系统进行了仿真。仿真结果表明,在闭环系统精确跟踪指令信号的同时保证了各子系统间协调同步运动,而且该同步控制器的同步性能优于积分耦合同步控制器的性能。     

一种基于相邻耦合误差的多电机同步控制策略

在许多现代制造业中，大型高精度、高转速传动系统的多电机同步控制是最为核心的问题之一。现有的同步控制算法大多仅限于双电机同步系统，难以拓展到多电机控制中(n>2)。针对现有多电机系统的同步控制策略难以确定合理的耦合补偿规律及在线计算量大的问题，提出了一种最小相关轴数目的多电机同步控制思想，并设计了基于相邻耦合误差和滑模控制理论的同步控制算法。利用李亚普诺夫函数证明了该算法的收敛性和稳定性。对四轴同步控制系统的仿真结果表明，该控制策略的同步稳定性能高，收敛速度快，因而具有较高的应用价值。     

同步控制策略在高速列车牵引电机中的应用

高速列车采用永磁同步电机作为牵引电机以后,每台电机由独立的逆变器供电,为使个别轮对发生"空转"时系统能够快速响应,有必要对同步控制策略的应用进行研究。本文分析比较了不同同步控制策略的特点,提出了适用于4台永磁同步电机同步控制的虚拟主轴和偏差耦合控制方案,在Lab VIEW中搭建了仿真模型。利用仿真模型分析了系统在单台电机负载突然减小的情况下电机转速以及电机间转速差的变化情况,讨论了一些参数对控制策略的影响。对比分析了虚拟主轴和偏差耦合两种方案在大功率永磁同步电机同步控制中的性能与各自特点。仿真结果证明高铁永磁牵引电机采用合适的同步控制策略后,当个别轮对出现空转等状况时,受扰动电机的速度突变被限制在较小范围内,危害减小。     

基于虚拟主轴的分数阶趋近律同步控制策略

针对机械臂各关节高精度同步控制问题,选取与传统趋近律不同的分数阶趋近律,采用交叉耦合控制结构,提出了一种基于方差虚拟主轴的分数阶趋近律同步控制策略,并对所提的控制策略进行了稳定性证明。以两关节机械臂为研究对象进行了仿真验证。仿真结果表明:所提的控制策略可以使机械臂系统的跟踪误差和同步误差均快速收敛,且具有更快的响应速度和较强的鲁棒性。     

真空泵用多台屏蔽电机模式切换与位置补偿偏差耦合同步控制

针对真空泵用多台屏蔽电机起动、突加随机扰动、突加周期性负载及单/多电机不同时刻故障停机过程,设计了模式切换与位置补偿偏差耦合同步控制系统,创新性地在速度补偿器中引入位置补偿器,同时在故障瞬间将偏差耦合控制方式切换为主从控制。将所提出的控制系统与传统的虚拟电机控制系统进行了对比。结果表明:当发生单电机故障以及双电机不同时刻故障时,在相同的模式切换和位置补偿条件下,所提出的控制系统位置误差分别为4.6°和4°,在5°的误差允许范围内,而传统虚拟电机控制系统的位置误差分别为15°和20°。     

基于事件触发的多电机系统一致性控制

针对传统环形耦合控制策略中误差传递迟滞现象随着电机数量增加变严重的问题,提出一种基于事件触发的多电机系统一致性控制策略。通过一致性算法获取多电机系统中各电机的转速补偿项,以保证各电机转速一致性的同时,提升系统的跟踪性能。当系统达到稳态后,通过事件触发机制,减少非必要的通信次数,节约通信资源。另外,环形耦合结构可保证在事件触发阈值内系统的同步性能,且触发阈值随时间增加而减小。仿真结果表明,相较于传统环形耦合控制策略,所提策略的多电机系统具有更好的同步性能及跟踪性能,且随着系统中电机数量的增加,误差传递迟滞问题得到明显的改善。同时,事件触发控制有效减少稳态过程中非必要的通信次数。     

一种虚拟同步发电机自适应阻尼补偿方法

针对系统电感对虚拟同步发电机控制系统存在等效负阻尼效应的问题,提出了一种自适应阻尼补偿方法。首先,基于虚拟同步发电机控制技术,通过dq变换和小信号分析建立系统的动态电磁方程和动态小信号模型。然后利用电磁转矩偏差分解出同步力矩系数和等效阻尼系数。最后根据等效负阻尼的产生机制,在有功-频率调节器中加入以系统频率、虚拟阻抗为自适应控制变量的阻尼补偿模块,实现对虚拟同步发电机阻尼的自适应补偿。通过Matlab/Simulink仿真,并与基于传统的虚拟同步发电机控制方法及基于虚拟阻抗补偿方法等方法所获得的结果进行比较,表明文章所提出的自适应阻尼补偿方法具有更强的稳定性和更快的响应速度,验证了方法的有效性。     

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。     

无谐波检测环节的三电平有源电力滤波器控制系统

针对传统三相abc坐标系控制无法清除系统耦合量的扰动,建立了基于三电平SVPWM的无谐波检测环节解耦控制系统.通过对电网电压不平衡时上述无谐被检测有源电力滤波器解耦系统如何控制进行了研究,提出电网电压不平衡时系统控制方案.仿真试验表明,该无谐波检测解耦控制系统动态跟踪速度快、补偿效果好,不受负载突变影响,且当电网电压不平衡时依然能够保证有很好的谐波电流补偿性能.     

双馈风力发电机虚拟同步控制策略研究

双馈感应发电机(doubly fed induction generator,DFIG)可通过虚拟同步控制方法为电网提供电压及频率支撑,优化机组并网特性。传统的虚拟同步控制技术以模拟同步发电机机电动态特性为主要目标,未对电磁暂态的DFIG控制进行深入分析。当电网发生不对称故障时,分析虚拟同步控制DFIG的故障特性,发现传统控制方法无法抑制电磁转矩振荡与DFIG故障电流。因此,基于电网不对称故障,本文提出DFIG电压补偿虚拟同步控制方法,通过对转子电压故障分量进行补偿,提高DFIG转子电压响应速度,减少其反电动势故障分量。通过对传统及电压补偿虚拟同步控制方法控制效果的仿真对比可知,电压补偿虚拟同步控制方法可对电磁转矩的持续振荡及暂态冲击进行有效抑制,明显降低了DFIG转子的故障电流,提高了DFIG不对称故障穿越能力。     

一类刚性负载双轴伺服系统的非线性观测器控制设计策略

提出了一种基于非线性观测器的命令滤波自适应反步控制(OCFABC)方法,以解决具有LuGre摩擦模型的双轴伺服系统中的位置跟踪和速度同步问题。观测器用于系统摩擦补偿。命令滤波器作用于虚拟控制信号,解决反步法中的计算爆炸问题,建立误差补偿方程,提高跟踪精度。此外,还设计了速度同步信号,以达到更好的系统同步效果。利用Lyapunov理论分析了闭环系统的稳定性。最后,通过仿真和试验结果证明了所设计方法的有效性和优越性。     

配电静止同步补偿器的补偿电流检测方法

配电静止同步补偿器(distribution static synchronous compensator,DSTATCOM)用于负荷补偿时,补偿电流指令信号的检测环节对其补偿性能有着重要的影响。该文提出了一种基于同步旋转坐标变换的谐波、无功和负序电流综合检测方法。该方法利用电网电压中的一相电压构造虚拟的对称三相系统,然后以对称三相电压形成的合成矢量作为同步旋转坐标系中的 轴,将负荷电流矢量投影到电网电压矢量上,通过低通滤波器后便可得到要检测的补偿电流指令信号。与传统的同步旋转坐标变换法相比较,该方法计算简单,且在电网电压不对称条件下,仍能很好地检测出负荷电流中的谐波、无功和负序分量,满足DSTATCOM负荷补偿的要求。同时还根据功率平衡准则对文中所提检测方法的原理进行了简单的分析。理论分析和仿真结果证明了该文所提检测方法的正确性和有效性。