基于滑模变结构的永磁同步电机伺服系统速度控制技术

速度环是永磁同步电机伺服系统三环控制的中间环节,其控制方法和控制技术的优劣直接影响整个系统的动态响应。根据永磁同步电机空间矢量图及矢量控制原理,分析永磁同步电机数学模型和动静态坐标变换方程,由于速度环的比例、积分(Proportion Integral,PI)控制存在速度超调、速度差积分饱和及抗扰动性能差等问题,提出基于滑模变结构的速度环控制方法,设计滑模面及切换函数,构建滑模变结构速度闭环控制器。分析电流环对电机反电势的影响,提出在电流环的设计过程中加入反电势补偿环节的电流控制器,并对电流环进行简化处理。利用仿真软件对系统电流环、速度环及系统进行建模,通过仿真研究,验证系统速度控制策略的可行性。     

基于频域分析的PMSM双闭环PI控制器整定方法

以永磁同步电机(PMSM)双闭环调速系统为对象,在对其数学模型进行合理简化的基础上,综合考虑了逆变器开关周期、电流和速度滤波等环节的影响,给出了一种在频域进行PI控制器参数设计的整定方法。通过建立双环的数学模型,得到关于开环频域特征量的解析式,根据电流环在中低频段的特性以及转速环中阻尼系数难以精确测定的问题,分析推导了电流环和转速环PI参数简化设计的方法。利用工程经验将闭环时域指标转化开环频域特征量,并结合各类约束条件合理界定其取值范围,由此得到的PI控制器可以兼顾快速性和稳态跟踪能力。仿真和实物实验验证了整定方法的可行性,该方法确立了双环控制器参数与其对应的开环截止频率和相位裕度的解析式,并明确了开环频域特征量与闭环时域指标的关系,具有较强的工程参考和应用价值。     

永磁同步电机无差拍电流预测控制

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)数字控制下的精度和延时等问题,提出 一种无差拍电流预测控制。给出同步旋转坐标系下永磁同步电机数学模型,考虑信号采集的延时和处理器计算延时, 进行2 次电流预测,并在Matlab/Simulink 环境下建立控制系统电流环进行验证分析。结果表明：与比例积分 (proportional intergral,PI)控制相比,电流环具有响应快、超调小的特点;与传统无差拍相比,电流环具有静态误差 小的优点,并且速度环闭环后,PMSM 控制系统具有良好的动、静态性能。     

永磁同步电机静止参数辨识及电流环控制器自动参数整定

在永磁同步电机数字控制系统中,电流环控制器的参数整定是影响电流环带宽和系统控制性能的重要因素。为优化控制参数设计流程,提出一种基于静止参数辨识的自动整定方法,使控制系统在匹配不同电机平台时具有通用性。在永磁同步电机静止条件下,通过两点式伏安法辨识定子电阻值,消除脉宽调制中死区对定子电阻辨识的影响;通过高频注入法激励定子绕组,运用离散傅里叶变换分别得到交直轴电感值。分析推导自动整定电流环控制器参数方法,并根据辨识参数设计电流环控制器,在两组永磁同步电机实验平台上进行实验。实验结果表明：该控制方法可以使永磁同步电机具有良好的动态和静态性能;永磁同步电机静止参数辨识及电流环控制器参数自动整定方法是有效的。     

交流伺服系统高精度电流矢量控制

针对电机转速的变化会导致系统对直轴电流、交轴电流的控制精度下降的问题,提出一种新的电流矢量解耦控制线性化补偿方案。在对永磁同步电机进行理想化处理的基础上,建立了永磁同步电机数学模型及控制模型,设计了电流矢量控制方法程序流程图,并在实验环境下搭建永磁同步电机调速系统的实验平台,采用电流霍尔传感器及电压传感器分别对电机的两相电流、直流母线电压进行测量。测试结果表明:随着转速的升高,补偿后id精度明显提高,提高了电机电流的解耦控制性能。     

永磁同步电机调速系统中数字滤波器设计

针对全数字调速系统，设计了基于DSP的数字控制器，对于模拟系统中电流滤波环节难以设计、高阶系统难以实现的问题，重点叙述了数字电流环的滤波器设计。利用Matlab软件中的FDATOOL工具包可进行快速的滤波器设计、仿真，将设计的滤波器转换到DSP控制软件中，从而快速、高效地实现对电流的数字滤波设计，改善电流环的控制效果，从而提高交流永磁同步电机调速系统的整体性能。     

对转鱼雷永磁同步推进电机直接转矩控制系统设计

为了提高鱼雷电机的效率和转矩密度,介绍了对转永磁同步电机的结构,探讨了对转永磁同步电机的直接转矩控制技术,推导了对转永磁同’步电机的数学模型,建立了电机仿真模型,分析了电机设计原理。为了保持双转子的等速,设计了一种新型对转永磁同步电机的直接转矩控制系统,提出了电机扰动情况下的双转子转速跟随方案,并进行了仿真。仿真结果和理论分析吻合,证明了直接转矩控制技术可以很好地实现对转永磁同步电机的调速,且控制过程简单,转矩响应迅速,鲁棒性强。     

某型导弹发射装置伺服系统永磁同步电机建模与仿真

分析了永磁同步电机的数学模型,介绍了矢量控制原理,并对励磁电流id=0时的矢量控制方法进行研究。使用Matlab/Simulink中的Sim-PowerSystem工具箱构建了永磁同步电机矢量控制仿真模型。仿真结果证明了该系统模型和理论分析的正确性,可对实际永磁同步电机伺服系统的数字化设计与实现提供理论支撑。     

SVPWM 在永磁同步电机系统中的应用与仿真

为了提高工作效率,使电机工作状态更加平稳,对SVPWM在永磁同步电机系统中的应用与仿真进行研究。分析了永磁同步电动机矢量控制系统结构及SVPWM技术原理,在Matlab/Simulink环境中,建立了永磁同步电动机电流、速度双闭环矢量控制系统仿真模型,并进行了仿真比较试验。试验结果证明：与传统的SPWM技术相比,该控制方法具有较高的快速响应性,转矩波动小。仿真波形符合理论分析,系统运行平稳,为永磁同步电机控制系统算法改进提供了仿真模型基础。     

永磁同步电机步进控制在武器定位系统中的应用研究

目前压制兵器均要求自动定位功能以实现快速和精确瞄准,与用于运动跟踪的随动系统相比较,步进控制本质上是离散定位的,控制简单,因而更易于和适于角位控制。同步电机步进控制研究采用直接电流矢量跟踪控制,开环最优轨线方法,时间最优控制和开环步进一闭环补偿等新方法,研制出了定位驱动一体化实验样机,并以某压制兵器参数构成被控实验对象进行了大惯性永磁同步电机定位系统研究。实验结果表明,同步电机步进控制启动转矩大,精度高,鲁棒性好,力矩／电流比大,可以满足压制兵器的定位控制要求。     

基于DSP的永磁同步电机交流伺服控制系统

基于DSP的永磁同步电机交流伺服控制系统,由TMS320F2812、外围接口电路及功率回路组成.系统采用以位置和速度调节为控制外环,以空间矢量控制的电流调节为内环的三闭环控制.位置环实现精确位置控制,速度环实现快速跟踪,电流环实现快速动态响应.转子初始位置由霍尔传感器识别,并在转子开始转动后进行校正.     

电磁轨道炮二阶欠阻尼电路的模型构建与分析

采用了一种简单的等效电路模型,建立了电磁轨道炮的回路方程。利用拉普拉斯变换及反变换得出了储能电容器上的电压、放电回路电流和电枢反电动势的表达式,运用MATLAB软件分析了不同电感梯度下三者的变化规律。结果表明:电感梯度越大,电压波动越小,电流波动也越小,反电动势则越大。随着时间的增长,它们的波动频率先是比较显著,继而逐渐趋向于零。这对研究电磁炮电路问题提供了一定的理论依据。     

基于IGCT的单级磁阻型线圈发射器的效率研究

为了提高磁阻型线圈发射的发射效率,实现其参数的最优化配置,推进磁阻型线圈发射的工程化应用,基于磁阻型线圈发射的物理模型,采用Matlab和Maxwell软件建立了单级磁阻型线圈发射装置的仿真模型并进行仿真分析。在此基础上,在放电系统中加入了半导体断路开关集成门极换流晶闸管,实现了电枢承受反向电磁力条件下对驱动线圈电流的切断。研究了优化前后发射效率的变化以及初始位置和电枢初速度对模型发射效率的影响。仿真结果表明:在电压型脉冲源初始电压为2 500 V,电容为4 mF以及给定的发射器参数的条件下,模型优化后发射效率提高了2.24%; 模型优化导致最佳初始位置前移,而电枢初速的增加会导致最佳初始距离增大。     

基于FPGA 的交流伺服高精度反馈系统

利用FPGA高速并行处理的特点,设计了一种基于FPGA的交流伺服高精度反馈系统。给出了系统设计的总体思路,并设计实现了位置环、速度环和电流环反馈信息的高速高精度采集,将设计的系统应用于1 kW永磁同步电机交流伺服平台上进行试验。试验结果表明:该系统能克服DSP无法完成算法控制和反馈信息采集同时进行的缺陷,改善了反馈信息采集的实时性和精确度,有效地提高了交流伺服的带宽和总体性能。     

轨道炮弹丸所处强磁场环境屏蔽设计与仿真

针对电磁发射过程中产生的脉冲强磁场对发射包内电子器件产生较强干扰问题,采用 COMSOL中 PDE模块对电磁发射过程中的速度趋肤效应进行仿真计算,建立轨道炮的面电流分布模型和脉冲电流模型;采用趋肤效应理论分析电磁屏蔽原理,建立了屏蔽效能评估方法,并设计了一种屏蔽体模型。分别采用导电、导磁材料设计了单层、多层组合屏蔽体,用 COMSOL中磁场模块计算离弹底不同距离处的强磁场屏蔽效果,得出在离电枢较近时,导电材料与导磁材料的屏蔽效能较低,屏蔽体距离电枢越远时,导电材料的屏蔽效能不变,导磁材料的屏蔽效能逐渐提高,距离电枢100 mm时屏蔽效能达到34 dB。轨道炮磁场的低频特性使得导电材料的屏蔽效能较低,高磁通密度使得导磁材料的屏蔽效能较低,得出弹丸内智能电子元器件应置于远离电枢的弹头。     

增强型电磁轨道炮电枢轨道接触特性研究

为研究增强型电磁轨道炮电枢轨道接触特性,通过实际发射试验得到炮口电压、轨道电流、电枢速度和位移等数据以及发射器机械结构的实际参数。在分析电枢在膛内运动过程的基础上,建立了接触电阻与炮口电压、轨道电流、电枢速度、电枢位移等物理量之间的数学模型。进一步分析了在互感系数不同情况下电枢的接触电阻变化规律。将该变化曲线与试验轨道三维建模模型损伤图形和实际发射试验后轨道图像进行比较,发现轨道烧蚀和摩擦损伤情况随着电枢位移和接触电阻变化呈现烧损、滑动和磨损等典型特征,为预测轨道损伤提供了参考依据。