磁悬浮系统气隙磁场检测方法研究

磁悬浮系统利用电磁铁实现悬浮体的悬浮控制,电磁铁与悬浮体之间的电磁力大小与两者之间的磁场气隙密切相关,磁场气隙的高精度检测关系到悬浮控制性能的好坏.提出了一种基于隧道型磁阻(TMR)传感器阵列的气隙磁场检测方案,采用体积小、灵敏度高、测量精度高的TMR传感器作为磁传感元件,同时在气隙磁场中进行传感器的多点布控,利用传感器阵列来检测气隙磁场的分布.基于该方案研制了磁场检测实验系统进行测试验证,重点介绍了实验系统中标准磁场的建立和磁屏蔽结构设计.实验结果表明:基于TMR传感器阵列的气隙磁场检测方案经测试取得了较好的结果,补偿后的测量不确定度可以达到±0.5 ％FS.     

三种电磁无损检测方法综述

以材料电磁性能变化为依据,对材料及构件实施缺陷探测和性能测试的一类检测方法统称为电磁无损检测法,其基本原理是电磁场理论。对传统的涡流检测以及近年来发展起来的交流电磁场检测和电磁层析成像检测等三种方法的原理、系统结构、应用范围等进行了详细介绍,并分析了它们各自的特点,为综合应用和发展这几种电磁无损检测方法提供了一定的参考。     

永磁直线同步电机的自适应Backstepping滑模控制研究

针对永磁直线同步电机(PMLSM)控制系统的不确定性因素,提出了自适应 Backstepping滑模控制器,实现运动跟踪。建立 PMLSM 系统模型,采用 Backstepping 设计,在滑模控制的基础上,基于 Lyapunov 函数设计自适应率,改善控制性能。仿真结果表明,系统具有稳定快速的跟踪性能,考虑实际系统中参数不确定性因素,控制器仍具有较强鲁棒性。     

永磁直线同步电机矢量控制模型的 优化与准确性分析

基于永磁直线同步电机数学模型,构建具有三闭环控制结构的永磁直线同步电机伺服控制系统,并采用电压空间矢量控制策略,在MatLab/Simulink环境下搭建永磁直线同步电机伺服控制系统整体仿真模型,通过对仿真实验结果的分析,表明了该模型的正确性,为后续高精度永磁直线同步电机控制方法的研究提供了基础模型.     

永磁直线同步电机位置系统的模糊IP控制研究

针对具有电磁推力大、响应快、易于矢量解耦控制的永磁直线同步电机PMLSM,研究高精度位置伺服控制系统的设计,以满足高速加工与高精度微进给加工的需求;考虑被控对象的变化和外界扰动,控制器的参数难于在线修订,设计了一种模糊/积分-比例IP位置控制器;它将具有并联反馈环节的IP控制器与模糊控制器有效结合,根据位置偏差的变化率进行切换,即存在较大输入指令与系统输出偏差较大时采用模糊控制,而系统输出接近于输入指令时则采用IP控制器,从而发挥模糊控制器对变参数系统的自适应性和IP控制器的快速和准确性优势;仿真实验结果表明模糊/IP控制器在稳态精度和动态性能方面优于单纯的IP控制器和模糊控制器,能够满足变参数控制系统的性能指标。     

利用数字影像中直线的结构特征检测直线段

在数字影像中,理想的直线段由呈阶梯状排列的游程所构成。论文利用这一特征提出了一种检测直线段的新方法,它以逐行或逐列搜索带有缝隙的游程作为基础,搜索时能根据已取得的部分直线段预测下一段游程的起始像素位置,检测速度较快,获取的直线段较长,所得结果非常适合于用作为基元以合并成完整的直线。该算法的原理还可用来快速确定表格框线的转角。     

永磁直线同步电机电流检测系统设计

直线驱动系统由于机械结构简单而获得广泛应用.本文提出一种基于磁场平衡式霍尔电流传感器的永磁直线同步电机的电流检测系统及其实现方案.分析了电流检测系统的基本原理、电流信号的处理以及电流的过流保护的功能.实验结果验证了电流检测系统的有效性.     

永磁直线同步电机提升系统监控系统的设计与实现

介绍了分段式永磁直线同步电机提升系统的工作原理。针对该系统的特点设计了监控系统,采用以工业控制计算机为上位机、PLC为下位机的监控系统结构,并利用力控组态软件设计开发了提升系统的监控软件。实验运行表明,该方案设计合理、运行灵活、可靠性高。     

通过检测框图确定表格倾角的直线检测新方法

本算法利用数字影像中直线段的结构特征高效地检测出表格的一条边框线：并由此获得所需的角度值。这一算法也可以用于快速检测其它影像中较长的直线段。     

永磁同步直线电机定位力测试实验研究

为满足平板式三相交流永磁同步直线电动机(PMLSM)推力平稳性要求,利用有限元方法分析端部力和齿槽力的形成原因和波动规律,介绍了一种全行程往复运动双向测量的直线电机定位力的方法,可以克服摩擦力的影响,并在样机上实验完成。测试中利用高性能数字信号处理器TMS320F2812DSP采集力传感器和光栅信号,能较准确、快速地计算出对应位置上的定位力,误差稳定在3 N以内。实验结果与理论分析基本一致,为高性能直线电机伺服控制器的改进设计提供了客观数据。     

直线同步电动机磁悬浮系统的自适应模糊滑模控制

提出一种自适应模糊滑模控制方法用以提高可控励磁直线同步电动机(controllable excitation linear synchronous motor,CELSM)磁悬浮控制系统的性能.根据CELSM的特定结构和运行机理,建立CELSM磁悬浮系统的数学模型,包括励磁回路的电压方程、磁悬浮力方程和运动方程;设计积...     

基于连续控制集的永磁同步直线电机模型预测控制

永磁同步直线电机(permanent magnet linear synchronous motor, PMLSM)目前多被应用于直线牵引系统,例如轨道交通、无绳电梯等.传统的永磁同步直线电机预测控制主要考虑有限控制集模型预测控制(finite-control-set model predictive control, FCS–MPC),在一个系统采样周期从备选的开关状态中选择一个相对最优的开关状态送入逆变器中.该方法的计算量通常随着预测步长的增加呈几何增长,因而限制了其广泛使用.本文针对PMLSM提出一种基于二次优化的连续控制集模型预测控制(continuous-control-set model predictive control, CCS–MPC)策略.该方法在每个周期内选择两组开关状态送入逆变器,表现为两个相邻电压矢量的合成,因而可以达到更为平滑的控制效果.策略结合了FCS–MPC中的扇区划分原理,将扇区中的两个相邻非零矢量和一个零矢量等效合成为二次优化的最优控制矢量.与此同时,在二次优化的框架下CCS–MPC有效地避免了多步预测控制中计算量过大的问题.仿真与实验结果表明在相同条件下,所提方法相较于空间矢量调制以及FCS–MPC能获得更好的PMLSM控制效果.     

动态驱动神经网络辨识永磁直线同步电动机模型

永磁直线同步电动机(PMLSM)模型的建立对研究其稳态特性、动态特性和控制策略都是非常重要的．本文利用动态驱动神经网络对其进行建模,并在代价函数一致的基础上加入残差分析法来辨识模型的阶次,使得神经网络具有自动识别阶次的能力．为了克服神经网络结构依靠人工试凑的不足,使用基于Hession矩阵的修剪法来优化其结构．考虑到改进BP算法(学习速率自适应、动量项的方法)的一些固有缺点,使用NDEKF(基于节点的解耦扩展Kalman滤波器算法)来训练网络．实验证明,混合网络能够准确辨识出试验样机的阶次并且输出结果与实际结果十分接近;同时将NDEKF与改进BP算法进行对比,NDEKF算法具有收敛较快、泛化能力强等特点．     

永磁同步直线电机的分数阶超螺旋滑模控制

为了提高永磁同步直线电机的跟踪性能,增强系统的鲁棒性,本文提出了分数阶超螺旋滑模控制策略.首先,针对外部扰动以及系统的未知状态设计广义超螺旋观测器,其能够精确估计永磁同步直线电机的速度和外部扰动.其次,将分数阶理论和终端滑模控制理论相结合,提出有限时间收敛的分数阶超螺旋滑模控制器,以实现永磁同步直线电机的跟踪控制.最后,通过仿真对比验证所提方案的有效性.     

Fixed-time dual sliding mode control for linear synchronous motor maglev systems

A dual fixed-time terminal sliding mode control strategy is proposed to address the problems of magnetic coupling, end effects and unknown disturbances in linear synchronous motor maglev systems, which ensures that the system tracking trajectory achieves fixed-time convergence and high accuracy. First, a fixed-time integral terminal sliding mode surface is designed to obtain the desired dynamic properties and avoid the singularity problem. Second, based on the dynamic sliding mode theory, a second fixed-time terminal sliding mode surface is designed to weaken the chattering problem in the controller by replacing the discontinuous switching signal with a continuous switching rule. The proposed controller is theoretically proved to be fixed-time convergent and the convergence time is independent of the initial conditions by means of the Lyapunov function and the fixed-time convergence theorem. Finally, simulations and experiments are carried out on a linear maglev experimental platform. Compared with the fixed-time sliding mode control, the simulation and experimental results show that the proposed strategy improves the tracking accuracy by 37.5%, the convergence speed by 33.3%, and the robustness by 42.1%, which has the advantages of fast convergence speed, strong robustness, and weak chattering.     

永磁同步直线电动机自抗扰控制算法研究

针对永磁同步直线电动机对于外界扰动以及系统参数变化敏感的特点,在传统自抗扰控制技术的基础上,结合前馈和反馈控制,提出一种改进型自抗扰控制算法,利用该算法可有效观测并补偿永磁同步直线电动机速度及位置控制系统中的动态耦合扰动。仿真结果表明,与经典PID控制及传统自抗扰控制算法相比,改进型自抗扰控制算法具有更好的动静态特性。     

永磁同步电动机的参考模型逆线性二次型(MR-ILQ)最优电流控制跟踪鲁棒性

过渡响应的鲁棒性反映输出误差的最大瞬时值. 利用l_∞范数和线性矩阵不等式(LMI), 给出了评价电流控制系统鲁棒跟踪性能的方法. 采用该方法直接评价了电流控制系统的跟踪鲁棒性能. 以内埋式永磁同步电动机为例, 对阶跃和正弦电流给定信号下的最优电流控制系统以及调速系统进行了仿真研究, 结果表明合理的控制器参数选择, 使系统能实现电流的准确跟踪以及精确的速度控制, 对参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性.     

永磁同步电动机中混沌运动的部分解耦控制

永磁同步电动机在参数处于特定区域时存在混沌现象,混沌的存在将使电机的性能变差,因此要设法消除其混沌运动.电机中混沌的现有控制方法的控制目标只能为周期点或平衡点,不能满足实际需要.为了解决这个问题,设计了基于非线性反馈的永磁同步电动机中混沌现象的部分解耦控制.该方法以直轴和交轴电压为控制变量,通过电机状态的非线性反馈将直轴和交轴电流方程中的耦合项解耦,同时使得直轴和交轴电流可以跟踪设定值.这种控制方式的结果是使系统具有唯一稳定平衡点,而这个平衡点的位置可以根据实际要求设置为任意点.在任意时刻对处于混沌状态的永磁同步电动机进行部分解耦控制,受控系统将稳定于设定平衡点,从而实现混沌的控制.文中分析了控制参数与系统响应快速性之间的关系,为参数选择提供了指导.仿真结果表明了理论分析的正确性和该控制方法的有效性.     

基于自适应模糊控制器和非线性扰动观测器的永磁直线同步电机反馈线性化控制

由于永磁直线同步电机(PMLSM)伺服系统应用于一些高精密场合,因此克服系统存在的负载扰动、参数变化等不确定性影响是提高系统性能的关键.针对不确定性问题,采用一种基于自适应模糊控制器(AFC)和非线性扰动观测器(NDO)的反馈线性化控制方法.首先设计反馈线性化控制器(FLC)实现系统的线性化,便于位置跟踪;其次采用ND...