基于电流注入法的开关磁阻电机转矩脉动抑制

开关磁阻电机(SRM)在低速区转矩脉动比较严重,制约了其广泛应用。利用SRM电流波形具有周期重复性的特点,提出基于傅里叶神经网络(FNN)电流注入法抑制开关磁阻电机转矩脉动的控制策略,在线自适应调整电流波形,实现转矩脉动的抑制。在基于转矩分配函数的SRM控制系统中,电流信号有周期性且无间断点,对其进行傅里叶分解,依据此傅里叶分解式的数学结构,搭建能够反映SRM周期性的电流傅里叶神经网络,神经网络的输出通过注入的方式补偿相电流,以最小化转矩脉动为目标设计神经网络训练算法,在线训练得到理想的电流曲线,进而减小转矩脉动。仿真结果表明,与转矩分配控制相比,所提出的电流注入法能够精确补偿SRM控制电流曲线,得到恒定转矩下对应的控制电流,有效抑制转矩脉动。     

基于转矩估计与磁链补偿的SRM转矩脉动控制北大核心

由于开关磁阻电机强非线性、强耦合等特点,导致传统磁链控制过程中转矩脉动过大。针对该问题,提出了一种基于SRM转矩特性神经网络的瞬时转矩估计与磁链前馈补偿相结合的控制策略。利用神经网络构建了SRM的瞬时转矩估计器,在该网络结构中设计了能够体现SRM转矩变化规律的激励函数,对神经网络的输入进行预处理,通过自适应学习率训练,实现对瞬时转矩的实时估计。根据转矩估计得到的转矩偏差求得磁链偏差,在磁链模型基础上实现对磁链的前馈补偿,通过磁链滞环控制配合下实现对SRM转矩脉动的抑制。仿真实验表明,基于瞬时转矩估计和磁链前馈补偿的控制方案相较于传统控制策略可以有效地抑制转矩脉动,改善了系统的动态性能。     

基于最优化方法电流优化的SRM转矩控制研究

针对SRM开关磁阻电机强非线性以及转矩脉动过大的问题,文章提出基于最优化的拉格朗日乘子法电流优化策略与改进的迭代学习控制补偿相结合的转矩脉动抑制控制算法。在电感约束条件下,采用拉格朗日最优化乘子法,在恒转矩下对电流进行分段优化分配;以恒转矩为目标,引入误差预处理的迭代学习控制器输出补偿电流,与优化电流叠加,作为电流滞环控制的参考电流,实现恒转矩闭环控制,并抑制转矩脉动。在目标转矩为5Nm时系统仿真的转矩脉动降至7.26%,目标转矩为3Nm时转矩脉动降至5.76%。该结果表明,所提出电流优化分配与迭代学习相融合的综合控制策略,提高了迭代收敛速度,有效降低转矩脉动。     

基于BP神经网络的开关磁阻电动机转矩脉动控制

针对平均转矩控制的开关磁阻电动机（SRM）转矩脉动大的问题，提出了一种瞬时转矩控制的方案。首先在实测SRM静态转矩特性的基础上，基于Levenberg—Marquardt算法的BP神经网络建立了SRM转矩逆模型。该模型网络规模小，便于实时控制。然后基于转矩分配函数的瞬时转矩控制，通过优化电流波形，实现了减小转矩脉动。仿真结果验证了该控制方法的有效性。     

开关磁阻电机直接转矩控制性能改进策略

结合自适应实时换向机制提出一种开关磁阻电机(SRM)的改进型直接瞬时转矩控制方法。首先选择一个可达到最大转矩输出的开通角；然后进行动态调整，补偿瞬时转矩误差；再选择一个满足SRM所需的最小关断角，结合相电流检测控制器不断调整该值，使得输出相电流在电感剖面的负斜率之前衰减到一个较低的有效值，以防止产生严重的负扭矩。充分利用了电机的转矩输出能力，将转矩脉动降到最低，提高了电机效率。在一台3相1500 W 12/8 SRM上进行了仿真和实验，得到速度从500～1000 r/min变化时和负载从1 N·m～2 N·m变化时系统的开关角、实时平均转矩和采样电流的动态变化情况。仿真和实验结果都证实了所提策略在降低转矩脉动和提高电机效率方面的可行性和有效性。     

开关磁阻电机电感模型非线性补偿与控制

为了有效抑制开关磁阻电机(SRM)转矩脉动,针对SRM强非线性电感特性难以建模,而基于线性电感模型的转矩控制产生转矩脉动过大的问题,文章提出强化学习与模糊推理相融合的SRM电感模型非线性补偿与控制方法。根据SRM转矩脉动特性,设计模糊推理规则,构建模糊补偿器,在基于线性电感模型的闭环控制系统中,利用能体现SRM模型误差的转矩偏差及其变化率,实现对线性电感模型的非线性前馈补偿,间接描述了电感的强非线性特性;引入强化学习,设计回报函数,与模糊补偿器相配合,进一步实现电感模型的非线性自适应优化补偿。此方法与直接对电感非线性特性建模的方法不同,是采用了一种非线性前馈补偿的方法,避免了对强非线性电感特性的直接建模。仿真结果表明,所提出的方法能更好适应SRM非线性电感特性,改善控制系统动态品质,有效地抑制SRM转矩脉动。     

基于复合控制电流的开关磁阻电机恒转矩控制

开关磁阻电机(SRM)在低速运行时,高转矩脉动极大限制了在生产中的应用。针对基于线性电感模型转矩分配函数(TSF)控制得到的线性控制电流,难以有效控制强非线性特性SRM,所导致的转矩脉动较大的问题,文章提出基于回声状态网络(ESN)的电流控制策略,针对SRM非线性特性,设计实时得到由动态电感引起的非线性部分电流的控制器,其输出与TSF控制器的线性控制电流叠加得到复合控制电流,两个电流控制共同作用,提高系统动态性能,有效抑制转矩脉动。仿真结果验证了所提出的控制策略可以有效减小电机的转矩脉动。     

模糊神经网络定子电阻辨识器在直接转矩控制系统应用研究

文章以直接转矩控制系统为研究对象,由于异步电机定子电阻的变化会影响控制系统的动态性能,因此提出了基于模糊神经网络控制的定子电阻辨识观测器,通过定子电流的观测来对定子电阻进行在线识别,实时检测,计算出准确的定子磁链,减小转矩脉动和提高系统响应速度,以提高低速性能.并在MATLAB/Simulink中建立了对系统的仿真测试模型,仿真结果表明该系统能够精确检测定子电阻,对定子磁链进行很好的补偿,减小了转矩脉动,提高了系统的响应速度.     

驱动高速开关的无刷直流电机SMO-ANF-DTC方法北大核心

无刷直流电机具有高效率和低噪声优点,在高速开关(high speed switch,HSS)的驱动方面具有良好的应用前景,但是电机转矩脉动会影响高速开关的稳态和动态调控性能。为此,研究了一种基于优化滑模观测器-自适应陷波器-直接转矩控制(SMO-ANF-DTC)的转矩脉动抑制方法。通过构建外环速度环和内环电流环的双闭环控制提升系统的精确度和抗干扰能力;在直接转矩控制基础上加入优化滑模观测器和自适应滤波器,进行电机驱动的谐波抑制。该控制方法在进行转矩脉动抑制的同时,提升了电机控制的精度和稳定性。通过仿真对比了传统控制策略与提出控制策略的相电流波形和转矩波形,在使用SMO-ANF-DTC控制方法后,相电流输出波形与转矩波形顶部的波动明显减少。结果表明所提出的控制策略能够提升电机的性能。     

基于遗传算法的高速永磁电机联合仿真优化

为提升高速永磁同步电机(HSPMSM)优化效率与电磁性能，提出一种基于遗传算法和TOPSIS法的HSPMSM联合仿真优化方法。首先，借助ANSYS Maxwell有限元仿真软件对HSPMSM进行参数化建模，进一步建立4极30槽HSPMSM的Maxwell&Workbench&Optislong联合仿真模型；其次，运用遗传算法对电机进行全局多目标优化得到Pareto解集，使用优劣解距离法(TOPSIS)从解集中客观选取最优高速永磁同步电机设计方案；最后，对比优化设计前后高速电机的各项性能，仿真结果表明采用遗传算法和TOPSIS法不但提升了高速电机多目标优化效率，且有效削弱电机转矩脉动和齿槽转矩，电机转矩脉动从6.21%降低至2.96%,电机齿槽转矩从0.341 N·m降低至0.052 N·m,降低了85%。     

基于CPLD直流无刷电机驱动系统的调速控制分析

阐述一种以复杂可编程逻辑器件(CPLD)为核心的直流无刷电机高性能模拟量驱动系统,它采用全硬件电路设计、梯形换相和PWM调速控制策略,具有更高的响应特性。针对模拟量驱动系统,推导计算4种PWM调制方式下电机的换相转矩脉动,提出一种改进的PWM调速控制策略,即根据占空比的不同切换不同的PWM调制方式来控制系统。通过MATLAB/Simulink仿真比较采用改进的PWM调速控制和传统PWM调速控制策略的电机转矩脉动值的大小,并搭建实验平台测试在不同占空比条件下采用改进的PWM调速控制策略的电机换相转矩脉动,验证改进的PWM调速控制策略的正确性。     

基于自适应参数辨识的PMSM精确模型MTPA控制北大核心

为了减小参数变化对永磁同步电机(PMSM)最大转矩电流比(MTPA)控制策略的影响,结合优化的电机模型,提出了一种在线参数辨识的方法。考虑磁路饱和及铁耗对电感参数的影响,对传统的电机模型进行优化,建立了电机运行参数的精确模型;同时将其作为参考模型,结合模型参考自适应算法进行电感参数辨识,从而实现在线MTPA控制。仿真与实验结果表明,该方法能够实现电感参数的高精度在线辨识,达到实时更新和跟踪MTPA轨迹的目的,提高了系统的鲁棒性和动态响应速度。     

基于模型预测电流控制的伺服电机系统转矩脉动抑制研究

永磁电机实际的气隙磁场分布非正弦,会导致反电动势波形中也存在相应的谐波分量,从而引起额外的转矩脉动,进而导致振动、噪声,降低系统的控制精度。为解决这一问题,提出一种基于谐波注入的永磁电机模型预测电流控制方法。建立适用于任意相永磁电机反电动势谐波产生的脉动转矩通用解析模型;基于此模型,从控制的角度出发,提出采用电流谐波注入以补偿反电动势谐波引起的转矩脉动控制策略,分析所需注入的电流谐波特性的一般表达式,并通过模型预测电流控制方法对电流进行控制。为验证所提出方法的有效性,以一台三相12槽10极表贴式永磁同步电机为例,通过MATLAB/Simulink设计考虑反电动势谐波的电机仿真模型,搭建基于谐波注入的电机控制系统。此外,为进一步验证所提出的方法正确性,也进行相应的试验验证。结果表明：谐波注入前、后电机的转矩脉动峰峰值从2 N·m降低到1.3 N·m。     

非理想反电势无刷直流电机转矩脉动抑制

从无刷直流电机转矩脉动产生的机理出发,分析了非理想反电动势情况下转矩脉动产生的原因,提出了通过直接转矩控制减少电磁转矩脉动的控制策略.仿真验证该控制方法能有效抑制由非理想反电势引起的无刷直流电机的转矩脉动.     

永磁同步电机直接转矩控制系统优化北大核心

为改善传统直接转矩控制低速时的控制性能,分析了传统直接转矩控制系统产生磁链和转矩脉动大、响应速度慢、抗干扰性差的原因,利用空间矢量脉宽调制技术可合成任意空间电压矢量的优点结合定子磁链的观测值与定子电流的比值和定子电阻变化相反的特点,设计了能在线实现定子电阻跟踪的空间矢量脉宽调制直接转矩控制系统。在MATLAB/Simulink上建模仿真对比,结果表明该控制系统确实能改善由于定子电阻值变化而带来磁链估计和转矩估计不准确的问题,提升系统响应速度,改善磁链和转矩脉动,优化直接转矩控制系统的性能。     

非对称V形内置式永磁同步电机电磁特性分析

非对称磁极内置式永磁同步电机可以在不降低电磁转矩的情况下有效降低齿槽转矩和转矩脉动，拓宽调速范围，电机结构可靠，制作难度低，在转矩性能要求高的场合具有广泛的应用前景。为研究非对称磁极转子磁场偏转后引起的电机电磁特性的变化，建立了新的数学分析模型，结合有限元分析方法对不同磁极结构永磁同步电机的电磁性能展开分析。仿真结果表明：非对称磁极结构可有效降低内置式永磁同步电机的转矩脉动和齿槽转矩；磁极正向偏移后在最大转矩电流比控制策略下具有更宽的恒功率区调速范围。最后，给出了非对称磁极永磁同步电机在实际工程应用时控制策略的实现方法。     

锻压设备用永磁力矩电机燕尾形隔磁装置结构参数对转矩的影响

为进一步提升永磁力矩电机的转矩性能并加强表贴式永磁体的贴磁稳定性，讨论了一种新型燕尾形隔磁装置结构。首先，搭建电机初始模型，并对新型燕尾形隔磁装置结构进行参数化设计。其次，根据电机的等效磁路模型和电磁转矩产生原理，建立了考虑燕尾形隔磁装置结构的平均转矩和转矩脉动数学模型。然后，借助ANSYS Maxwell有限元仿真工具，以平均转矩为优化目标，对不同隔磁装置槽口宽、隔磁装置内圆半径及位置进行了仿真分析并讨论其变化规律。最后，将优化后电机与初始电机的平均转矩和转矩脉动进行了对比分析，结果表明，最优隔磁装置结构参数方案提高了37.2 N·m的平均转矩且削弱了0.04%的转矩脉动。     

重构神经网络模型及开关磁阻电机恒转矩控制

针对开关磁阻电机(SRM)难以准确建模及计算恒转矩下的控制电流而导致的转矩脉动过大的问题,构建一种新的转矩-电流神经网络模型用于得到恒转矩下的控制电流。在新神经网络中,针对SRM转矩-电流特有的强非线性特性,设计能够描述SRM电流基本变化规律的新型激励函数,使神经网络结构更接近SRM的本质特性,有利于加快建模速度,提高建模精度。所重构神经网络模型通过在线学习计算恒转矩下对应的控制电流对SRM进行控制,实现转矩脉动的有效抑制。仿真结果表明,与通用神经网络相比,提出的重构神经网络模型能更好地描述SRM的强非线性特性,得到恒转矩下对应的控制电流,有效地抑制转矩脉动。     

异步电机直接转矩控制转矩脉动抑制策略

文章以异步电机控制方式为研究对象,针对直接转矩控制转矩脉动较大的问题,基于直接转矩控制理论,提出了一种新型的离散占空比控制技术.分析了不同转速范围内零电压矢量对转矩的减小作用,并设计了一种新颖的开关表.目前阶段理论分析和仿真结果表明这种控制策略可以很大程度上抑制转矩脉动.     

磁极偏转永磁辅助同步磁阻电机优化设计

针对永磁辅助同步磁阻电机转矩脉动大和转矩不足等问题,提出磁极偏转永磁辅助同步磁阻电机结构,并对电机结构进行多目标优化。为选取出电机最佳的结构参数,利用有限元法对电机进行仿真分析,结合二维等高线法,选出电机结构参数初始优化范围。利用Taguchi法建立初始参数优化正交表,结合所设计的8极48槽电机结构,对正交表中数据进行建模仿真,进而对电机结构参数进行优化调整。根据所提出的方案设计研制试验样机。结果表明：优化后的磁极偏转电机结构转矩提升8.1%,转矩脉动下降5.6%,验证了所提电机结构的合理性。