基于滑模交叉耦合的双永磁电机转速同步控制

为降低双永磁电机在动态过程和扰动情况下的速度同步误差,研究了一种基于电流参考切换和滑模交叉耦合控制的方法。首先,建立了交叉耦合控制下的系统模型,并分析交叉耦合控制的作用机理;通过频域分析证明其能够降低速度同步误差,并给出了交叉耦合控制器参数设计方法;然后,为提升扰动情况下的速度同步误差收敛时间,提出了基于滑模的交叉耦合控制方法;最后,使用电流参考切换解决动态过程中受最大电流限制造成的速度同步性能不佳问题。实验结果表明,基于电流参考切换的滑模交叉耦合控制能够使扰动下速度同步误差收敛更快,同时有效降低动态过程中的速度同步误差。     

自适应模糊反演控制在机床永磁同步电机位置控制中的应用

针对机床永磁同步电机外部负载干扰和参数变化敏感,提出了自适应模糊反演控制用于永磁同步电机位置控制。模糊系统估计控制率中的未知非线性,模糊控制器采用自适应和反演构造。与传统反演控制进行了仿真对比,仿真结果表明:提出的控制结构比较简单,在参数不确定和负载力矩干扰的情况下,位置误差集中在一个较小的范围。     

基于二阶LADRC的多电机同步控制系统研究

多电机同步控制系统稳态时负载突变时同步误差大,并且系统的跟踪性能与抗扰性能差。为解决以上问题,提出基于改进型速度补偿器的二阶线性自抗扰控制器。在MATLAB/Simulink环境下搭建了3台电机同步控制仿真实验模型并进行仿真。对比分析改进型偏差耦合控制结构与传统偏差耦合控制结构,研究结果表明:改进型偏差耦合控制结构具有精度高、抗干扰性好、收敛速度快等特点。     

永磁同步直线电机的模糊PID控制及仿真试验

针对传统PID控制及模糊控制在永磁同步直线电机控制上的不足,建立永磁同步直线电机的数学模型,并设计模糊PID控制器用于控制直线电机的速度;通过Matlab对永磁同步直线电机控制系统进行仿真,比较传统PID速度控制与模糊PID速度控制的控制效果.结果表明,模糊PID控制效果优于传统PID控制.     

交流伺服系统无速度传感器模糊控制策略研究

永磁电机驱动伺服系统在提高机床加工能力方面表现出较高的潜力,目前工业普遍采用的PID控制系统不能自适应外界大干扰激励,在环境突变情况下控制效果差,影响工件加工质量。为解决这个问题,研究一种永磁电机驱动交流伺服模糊滑模变结构矢量控制系统。该系统采用id=0矢量控制策略,速度环应用等效滑模控制器来提高控制器自适应能力,并利用模糊控制优化滑模切换控制函数来消除滑模抖振;为了降低系统制造成本、减少系统结构复杂性,研究基于模糊观测器的伺服系统无速度传感器控制策略,利用模糊观测器从电机反电动势中提取转子位置和速度信号,从而省掉了传统的速度传感器。通过dSPACE半实物仿真平台对一台永磁同步电机(PMSM)进行实测,结果表明:所设计的交流伺服系统无速度传感器模糊控制策略能够在外界强烈干扰下自适应控制电机稳定运行,速度跟踪准确,鲁棒性好,控制性能比传统PID控制好。     

基于扩张状态观测器的双永磁同步电机同步抗扰控制北大核心

对于双永磁同步电机系统中由于参数摄动和随机摩擦扰动引发的转速失同步现象,提出了一种新的双永磁同步电机滑模控制方法。首先,设计了扩张状态观测器去估计系统状态与实时扰动,并结合滑模跟踪控制器来提高电机在扰动作用下的跟踪性能;其次,将交叉耦合结构与滑模同步控制器结合,对电机转速的同步误差进行抗扰控制并且提升系统的同步性能。仿真结果表明,扩张状态观测器能准确估计电机系统机械角、转速及系统总扰动;设计的滑模控制器能够有效提高电机系统在扰动作用下的跟踪与同步控制性能。     

H型平台双环交叉耦合滑模同步控制

为提高H型平台双直线电机运动控制系统的抗干扰能力和同步运动性能,提出一种基于位置环和速度环双环偏差的交叉耦合滑模同步控制方法。采用交叉耦合算法建立双直线电机偏差（跟踪误差）的耦合关系,输出同步误差,并结合滑模控制器,实现跟踪误差与同步误差的同时收敛。基于仿真实验对比分析单位置环、单速度环和位置-速度双环3种交叉耦合结构的滑模控制在扰动输入后的位置跟踪性能和同步控制性能。仿真结果表明：位置-速度双环控制方的电机位置跟踪性能和同步控制性能较单位置环控制方法分别提升60.6%和51.95%,较单速度环控制方法分别提升85.0%和41.91%,为平台的同步性控制应用提供了参考。     

冲压机床自动送料机构双电机同步控制技术研究

针对双电机同步驱动系统因电机特性、负载变化等因素引起的同步误差问题,对冲压机床自动送料机构双电机驱动系统进行研究.分析了电机的动态特性,找出影响同步控制的因素,为设计同步控制方案提供依据。提出一种基于单神经元PID控制策略,通过改变神经网络的权重系数对PID参数进行实时调节,以解决传统PID无法在线调整的问题。同时,在交叉耦合控制方法的基础上,以丝杠的进给速度、位置误差以及伺服电机的控制电流为控制指标进行仿真分析和实验。研究结果表明:与传统控制方法相比,所用方法能大幅提高两个电机的同步控制精度,有效减小丝杠之间的同步误差,抗干扰能力强,达到设计要求。     

基于改进偏差耦合的多电机同步控制

针对多电机同步控制系统中动态响应速度差和同步控制精度低等问题,在偏差耦合控制结构的基础上,提出一种超扭曲非奇异滑模控制器与误差因子速度补偿器相结合的新型控制策略。将新型非奇异快速终端滑模函数与超扭曲算法结合,设计超扭曲非奇异滑模控制器,利用其优良的动态调节性能,提升系统响应速度。引入误差因子概念,重新确定每台电机的速度补偿信号,增强系统中各电机之间的耦合性,在受负载扰动后转速波动小,减小系统同步误差。结果表明,新型控制策略的跟踪性提高了约33%,同步性提高了约40%,具有更好的跟踪性和同步性,可实现多电机的精密协同控制。     

多缸液压机的模糊自整定积分分离PID同步控制北大核心CSCD

为了减小多缸液压机对给定位移的跟踪误差和液压缸之间的同步误差,设计了相邻交叉耦合模糊自整定积分分离PID同步控制器。以液压阀的阀控电压为控制量,以活塞杆位移为输出量,建立了同步控制系统的动力学方程。选择相邻交叉耦合同步控制方案作为基础方案,将积分分离PID控制与模糊理论相结合,提出了模糊自整定积分分离PID控制方法。仿真结果表明:从超调量、调节时间、同步误差的角度讲,相邻交叉耦合同步控制的效果优于主从同步方案和同等同步方案,模糊自整定积分分离PID控制优于模糊PID控制。经3000 kN液压机控制实验验证,在最大负载为270.4 kN的情况下,液压机压制过程的超调量为3.2%,最大同步误差为0.17 mm,说明设计的控制器具有较好的同步控制效果。     

冲压机床自动送料机构双电机同步控制技术研究（英文）

针对双电机同步驱动系统因电机特性、负载变化等因素引起的同步误差问题,对冲压机床自动送料机构双电机驱动系统进行研究.分析了电机的动态特性,找出影响同步控制的因素,为设计同步控制方案提供依据。提出一种基于单神经元PID控制策略,通过改变神经网络的权重系数对PID参数进行实时调节,以解决传统PID无法在线调整的问题。同时,在交叉耦合控制方法的基础上,以丝杠的进给速度、位置误差以及伺服电机的控制电流为控制指标进行仿真分析和实验。研究结果表明:与传统控制方法相比,所用方法能大幅提高两个电机的同步控制精度,有效减小丝杠之间的同步误差,抗干扰能力强,达到设计要求。     

基于强跟踪EKF的永磁同步电机矢量控制系统研究北大核心

针对永磁同步电机在一些高要求的应用场合,如恶劣环境对电机的大小有要求和抗干扰等需要采用无传感器控制,在没有传感器的情形下仍然要高精度估算出转子的位置和速度,传统的扩展卡尔曼滤波在电机刚启动和负载发生变化时会存在跟踪误差,这个误差会影响下一次的估计,单纯依靠对Q、R矩阵的取值不能根本解决问题。因此,采用对扩展卡尔曼滤波器的校正环节进行改进,以及采用龙伯格负载转矩观测器进行前馈补偿,使电流调节器可以快速做出反应进行前馈补偿,进而提高扩展卡尔曼滤波器的跟踪能力和抗扰动能力。     

永磁直线同步电机无模型自适应直接推力控制

针对永磁直线同步电机模型参数不确定且时变并且在运行过程中容易受外部扰动影响的特点,首次将无模型自适应控制理论应用到永磁直线同步电机直接推力控制中.采用无模型自适应方法,实时拟合出永磁直线同步电机运行过程中电磁推力和速度之间的时变差分方程,通过控制率函数推算出给定电磁推力,实现永磁直线同步电机无模型自适应直接推力控制.与传统的PI控制相比,无模型自适应直接推力控制算法既不需要调节PI参数,又明显减少了由于电机控制系统参数变化和负载扰动引起的速度和推力脉动,在保证了系统稳定运行情况下提高了电机控制系统对内部和外部干扰的鲁棒性.     

永磁同步直线电机伺服系统负载扰动建模与抑制

针对直线电机伺服系统没有中间传动机构,负载扰动严重影响系统伺服性能这一问题,文章在建立永磁同步直线电机伺服系统负载扰动模型的基础上,提出了一种改进型的扰动补偿器与复合控制器相结合的扰动抑制方法.该方法采用在线扰动观测与补偿器来实时估计源于摩擦力、纹波推力等扰动并进行补偿,并且通过设置电流增益来改善扰动补偿器的动态性能,减少系统响应时间.速度环采用PI与重复控制相结合的复合控制方式,实现速度的精准控制.通过仿真验证,该扰动抑制方法不仅能减小系统的响应时间,而且提高了直线电机伺服系统的控制精度和鲁棒性.     

轧机双驱主传动系统的复合同步控制器设计

为了提高轧机双驱主传动系统的同步性和抗干扰能力,设计了复合同步控制器。介绍了轧机主传动系统的工作原理,建立了直流驱动电机模型。设计了传动系统的复合控制方案,由速度跟踪控制器、神经网络同步控制器、扰动观测补偿器3个子控制器组成。将速度跟踪控制器设计为PI控制器,用于跟踪上、下辊电机,以设定转速;采用自适应线性神经元结构设计同步控制器,用于消除上、下辊电机的同步误差;扰动观测补偿器用于消除扰动量的影响,其原理是根据电机状态量估计出扰动大小并进行补偿。经仿真验证,与模糊神经网络PID控制器相比,神经网络同步控制器的同步误差达到10~(-4) rad·s~(-1)的时间减少了28.1%;在扰动作用下,与不含扰动观测补偿器的控制系统相比,含有扰动观测补偿器的控制系统的调节时间减少了一个数量级,最大同步误差减小了8倍。以上数据验证了复合同步控制方案能够有效地提高轧机双驱动主传动系统的同步性能和抗干扰能力。     

永磁同步电机有限时间转速控制

为了提高永磁同步电机的动态性能,提出一种基于永磁同步电机电流环有限时间的控制方法,即电机速度环采用传统PI调速控制、电流环基于有限时间控制的策略。MATLAB仿真结果表明:相较于传统的双PI控制电流环、速度环的策略,调整后基于有限时间的策略引入二阶扩张状态观测器,削弱不确定性扰动对系统的负面影响,使系统动态动态性能更佳,在快速跟踪转速指令、缩小转速超调量、缩短系统调整时间方面具有优势。     

面向IC封装的龙门运动平台同步控制算法

基于永磁直线电机(PMLM)的龙门式运动平台广泛应用于芯片封装领域,但由于两PMLM间存在横梁机械耦合,因此较难实现系统的快速响应和精准同步。以龙门运动平台为研究对象,设计三环闭合控制回路后,提出一种基于模糊前馈的控制策略,同时辅以交叉耦合同步控制器,实现系统的快速同步性能。对传统PID同步控制和基于模糊前馈的同步控制算法进行对比分析,仿真结果表明：模糊前馈控制阶跃响应的上升时间为485 ms, 比传统PID控制缩短了65%;交叉耦合同步算法在保证定位精度的同时,使得系统具有良好的同步跟随性能和较强的抗干扰能力,基本满足芯片封装高速高精度的要求。     

改进粒子群算法的双电机转速同步控制

为解决双电机同步控制系统在启动和有负载扰动时两电机产生同步误差的问题,提出了一种新的转速同步控制方法。在同步控制策略中引入交叉耦合控制的思想,对两电机的速度环采用不同数值的耦合参数分别进行补偿,以保证两电机的转速同步精度;采用粒子群算法对同步控制系统耦合参数进行选取,并且在粒子群算法中增加动态惯性权重和粒子变异来增强算法的寻优速度与精度;通过仿真及dSPACE实验显示了所提同步控制方法增强了系统的转速同步性和跟踪性,取得了优异的同步控制效果。     

自抗扰与改进ESO并联的永磁同步电机矢量控制

为提高永磁同步电机的控制性能，设计了一种自抗扰控制器与改进ESO并联的永磁同步电机矢量控制系统。首先，利用光滑的非线性函数改进传统的ESO,提高其对信号的平滑处理能力，并将改进的ESO与ADRC并联，提高信号处理的准确率；然后，将系统的电磁转矩与负载误差、转速误差与时间积分主动补偿到电流环，提高系统的响应速度和抗干扰性；最后，利用乌鸦算法优化ADRC的参数，减少人工参数整定的复杂度。Simulink中的仿真结果表明，改进系统比ADRC和PI控制具有更好的鲁棒性和稳定性。     

永磁同步电机无速度传感器控制研究北大核心

针对传统滑模算法永磁同步电机无速度传感器存在转速抖振和鲁棒性差的问题,提出超螺旋控制算法与模糊控制相结合的永磁同步电机转速观测方法。首先,利用超螺旋滑模收敛速度快,模糊控制可以解决超螺旋算法中边界函数上界获取困难的问题;其次,通过模糊算法输出增益,提高了系统的动态特性和鲁棒性;最后,对所提出的算法进行验证。应用该算法,转速误差不超过1%,控制系统的超调量为4%,滞后时间不超过0.003 ms。