基于自抗扰控制的开关磁阻电机转速闭环性能

基于开关磁阻起动/发电助力控制系统的研究背景,根据该系统具有严重非线性,转速给定多变、负载扰动大、参数变化多的特点,利用自抗扰控制原理设计了开关磁阻电机转速闭环控制系统。采用Matlab仿真软件,建立了该系统的仿真模型,并进行了控制策略设计和参数估算。由仿真结果可知,该系统对外部负载扰动和内部模型参数的变化具有较强鲁棒性能,比传统的PID控制系统动静态性能更优。最后在开关磁阻起动/发电样机平台进行的样机试验表明,自抗扰控制可以实现样机的快速、无超调起动,负载扰动时转速变化小、恢复时间短、转速跟踪快。     

基于电流分配法的SRM位置跟踪系统研究

针对开关磁阻电动机在伺服控制领域难以应用的问题,将电流分配法应用于开关磁阻电动机的位置跟踪控制。所提出的位置跟踪控制方法,可以摆脱传统位置控制中的速度环,只需要位置环和电流环,位置环输出可以直接作为实际参考电流值。相比于传统控制方法所需的离线实验或者在线实时建模,该位置跟踪控制方法除了需要开关磁阻电动机的相数之外,不再需要任何的电机模型信息,控制器结构简单更容易实现。基于四相8/6极开关磁阻电动机,给出了其位置跟踪控制系统的设计。仿真与实验研究结果表明,该控制方法能够实现开关磁阻电动机精确的位置跟踪。     

开关磁阻电动机调速系统仿真分析

在开关磁阻电动机非线性动态模型基础上,利用Matlab/Simulink软件建立了开关磁阻电动机调速系统的仿真模型,分别在电流斩波控制和角度位置控制两种控制方式下进行了开关磁阻电动机调速系统的动态仿真,得到了相电感、电流、转矩和开关磁阻电动机的合成转矩,仿真结果反映了开关磁阻电动机的实际工作状况.     

开关磁阻电机扩展卡尔曼滤波无位置传感器控制的研究

无位置传感器控制策略对于提高开关磁阻电机驱动系统性能十分重要。该文提出一种利用扩展卡尔曼滤波(EKF)的方法来估计开关磁阻电机的转子位置和速度的方法,并实现了基于该方法的开关磁阻电机的无位置传感器控制策略,仿真结果表明该策略具有较好的预测和校正功能,可以精确地跟踪开关磁阻电机的位置和速度,解决系统参数变化、系统干扰和测量干扰对观测的影响。     

基于自抗扰的航空开关磁阻转速转矩控制方法

针对航空开关磁阻起动/发电系统所具有的严重非线性、转速给定多变、负载扰动大、参数变化复杂等问题,将具有高抗干扰能力的自抗扰控制器引入开关磁阻电机控制系统,设计了开关磁阻转速转矩控制系统。将非线性模型的不确定性以及负载的突变作为干扰,对其进行状态观测与前馈补偿。仿真结果表明,该系统对负载突变和电动机内部参数摄动等扰动均具有较强鲁棒性和适应性,动静态性能比传统的PID控制系统更强。最后在开关磁阻起动/发电样机平台进行对自抗扰控制下的起动和转速跟随进行了样机试验,结果表明,自抗扰控制可以实现样机的快速、无超调起动,转速快速跟踪和稳态平稳运行。     

基于转矩矢量控制的开关磁阻电机转矩脉动控制

转矩脉动是开关磁阻电动机较为突出的缺点。文章基于电机的线性模型，提出了开关磁阻电动机转矩矢是控制策略，通过控制开关磁阻电动机各相绕组电流－位置曲线，在空间合成多个转矩矢量，以减小转矩脉动，仿真结果表明，这种控制策略不但控制简单，而且能够在低速下有效地抑制开关磁阻电动机转矩脉动。     

开关磁阻式平面电动机及其控制

该文提出了一类新颖结构的平面电动机，这类电动机采用开关磁阻电动机的工作原理，结构简单、适用性强，可产生直接驱动的平面运动；在对平面电动机特性分析的基础上，进行了速度自抗扰控制研究；采取的特殊结构使半面电动机两个方向的运动解耦，使平面电动机的平面运动控制等效为两个直线电动机的运动控制；利用扩张状态观测器对扰动的观测和补偿，实现了速度的自抗扰控制；在进行控制器设计时，采用力分配函数的方法，即减小了纹波推力扰动，又使控制器的设计简单和易于实现；实验结果验证了所用方法的可行性和有效性。     

开关磁阻电动机调速性能的研究

论述了开关磁阻电动机的数学模型及其转矩表达式,介绍了开关磁阻电动机的位置检测与细分,以及软件实现其四象限运行的逻辑,提出了基于DSP的开关磁阻电动机电流斩波控制和角度位置控制的调速系统设计方案,研究结果证明了该方案的正确性与实用性.     

磁悬浮开关磁阻电动机转子径向偏心时的仿真

磁悬浮开关磁阻电动机结合了开关磁阻电动机和磁轴承的特点,通过电磁力控制转子径向位置。分析了磁悬浮开关磁阻电动机悬浮力和旋转力的产生原理。基于开关磁阻电动机转子的四个特殊位置,利用二维有限元方法分析了转子位于中心位置与有径向偏心时的电机内部磁场,给出了磁场分布图、径向悬浮力与径向偏心矩的关系曲线、旋转力与径向偏心矩的关系曲线,为进一步描述磁悬浮开关磁阻电动机悬浮力与旋转力的模型提供了依据。     

开关磁阻电动机微步位置伺服控制

根据开关磁阻电动机自身特点，对开关磁阻电动机位置伺服系统进行了理论分析。首先针对开关磁阻电动机步进角较大以致影响其定位精度的缺点，提出了微步控制方法，从而使电机步进角减小，提高了定位精度。其次对开关磁阻电动机位置伺服系统进行了分析，并且对位置闭环的模糊控制器进行了设计。仿真结果表明该方法不仅提高了位置控制系统的定位精度，而且可以有效地抑制电机转矩脉动。     

基于自适应模糊滑模控制的机器人轨迹跟踪算法

针对控制参数的不确定性以及存在未知外部扰动情况下移动机器人的轨迹跟踪问题,提出一种基于光滑非线性饱和函数的自适应模糊滑模轨迹跟踪控制算法。通过建立不确定非线性移动机器人运动控制模型,利用自适应模糊逻辑系统构建自适应模糊滑模控制器。为了增强轨迹跟踪控制算法对随机不确定外部扰动适应能力的同时削弱滑模控制算法中的输入抖振现象,利用有界输入有界输出(BIBO)稳定的方法,通过带有自适应调节算法的模糊系统对滑模控制律中非线性函数项进行自适应逼近,并设计了模糊系统中可调参数的自适应控制律,保证了控制系统的稳定与收敛。实验结果表明,所设计的控制器对系统参数不确定性和外界扰动均具有较强的轨迹跟踪性能和鲁棒性。与传统的滑模控制算法相比,该算法不仅能有效减小输入抖振而且轨迹跟踪控制精度提高了18.89%。     

线性开关磁阻电动机的二阶离散平滑滤波器跟踪控制

线性开关磁阻电动机的结构简单可靠，对于高精度和快速加工执行器是最好的选择。该文提出一种适合于计算机实现的简单的线性开关磁阻电动机控制算法。所提算法采用级联控制结构，外环采用二阶数字平滑滤波器实现控制，内环采用查表法实现电流的控制。离散二阶平滑滤波器实现了位置和速度的良好的跟踪，比例积分控制提高了系统的性能。采用查表的方法可以减少运算时间并实现了力和电流的非线性关系。仿真结果证明算法的有效性。     

Adaptive tracking control design of constrained robot systems

Both dynamic state feedback as well as output feedback tracking control designs are presented in this paper for constrained robot systems under parametric uncertainties and external disturbances. The previous studies on tracking control design, not considering the velocity measurements, address only the unconstrained robot design. In contrast, a dynamic output feedback controller based on a linear and reduced-order observer that uses only position measurements is proposed here for the first time to treat the trajectory tracking control problem of constrained robot systems. Both adaptive state feedback control schemes and adaptive output feedback control schemes with a guaranteed H^∞ performance are constructed. It is shown that all the variables of the closed-loop system are bounded and a pre-assigned H^∞ tracking performance is achieved, in the sense that the influence of external disturbance on the tracking motion error can be attenuated to any specified level. Moreover, it is also shown that the motion and force trajectories asymptotically converge to the desired ones as the dynamic model of robot systems is well-known and the external disturbance is neglected. Finally, simulation examples are presented to illustrate the tracking performance of a two-link robotic manipulator with a circular path constraint by the proposed control algorithms. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.     

Identification of linear synchronous reluctance motor parameters

This paper deals with experimental methods for the identification of linear synchronous reluctance motor (LSRM) parameters. A magnetically nonlinear two-axis dynamic LSRM model is derived. This model accounts for the effects of slotting, saturation, cross-saturation, and the end effects. The parameters of the obtained model are not constant. They are given by the characteristics of the flux linkages, thrust, and friction force depending on the mover position and the direct (d) and quadrature (q) axis currents. These characteristics are determined experimentally by a controlled voltage-source inverter employing closed-loop current control in the d-q reference frame. The proposed model, experimental methods, and determined characteristics are confirmed through a comparison between the measured and calculated results. Two tests are performed: a test at the locked mover, and kinematic control at low speed. The effects of cross saturation under dynamic operating conditions and the effects of slotting can be clearly seen in the measured and calculated results.     

高速大行程滚珠丝杠副智能测控平台的伺服控制

为了研究滚珠丝杠副的动态特性如定位精度、重复定位精度、速度及加速度跟踪、动态摩擦力矩、负载扰动、预紧力、疲劳性能、温升和机械振动等对滚珠丝杠副精度保持性能的影响,针对五轴联动加工中心高速大行程滚珠丝杠副设计了一套伺服电机+滚珠丝杠副高速运转、直线电机模拟负载扰动、多通道信号采集的智能精密测控试验平台;建立了测控平台时变参数不确定性和外力扰动的优化动力学模型;提出了基于遗传算法的自适应非线性PID双位置反馈的控制算法和速度、加速度前馈误差补偿的控制策略。试验结果表明,该控制策略具备小的跟踪误差、较强的抗干扰能力和稳定性,满足测控平台的试验需求。     

永磁直线同步电动机速度环自抗扰控制器的设计

针对永磁直线同步电动机具有强耦合性,存在未建模动态和不确定外部扰动的特点,首先运用矢量控制方法对模型进行解耦化简,将未建模动态和不确定外扰视为一个综合扰动项,然后利用自抗扰控制技术对综合扰动项进行观测和补偿,设计出了一种不依赖于对象模型的速度环鲁棒控制器.仿真结果证明,该控制器不仅具有良好的抗外扰能力,同时对系统的内部参数如动子质量、主磁极磁链等的摄动也具有较强的鲁棒性.     

基于七阶EKF的永磁直线伺服系统变质量估计和扰动补偿

永磁直线同步电动机(PMLSM)伺服系统易受摩擦力和推力波动等外部扰动的影响,为保证系统按照期望轨迹运动,需要对这些扰动进行补偿,而且系统质量信息的准确性对扰动补偿能力有很大影响。针对这一问题,提出一种基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)的变质量估计和扰动补偿方法。首先,建立与电机位置有关的扰动模型,作为扰动补偿器。然后,采用七阶EKF计算电机初始位置、估计质量的变化并反映到扰动补偿器中,同时通过自适应律整定扰动模型系数确保扰动模型与实际扰动保持同步,实现对系统的变质量估计和扰动补偿。实验结果证明了所提控制方案的有效性与可行性,明显提高了系统的位置跟踪性能和抗扰性能。     

基于扰动跟踪的交直流微电网互联变流器自适应反推控制策略

为提高交直流混合微电网在发生功率波动、并离网切换、系统参数偏差等情况下的鲁棒稳定性,提出了一种基于扰动跟踪的互联变流器(ILC)自适应反推控制策略。分析了交直流混合微电网的基本拓扑结构,并考虑系统建模误差和外界扰动的影响,将ILC实际数学模型转化为带综合干扰项的理想表达式;利用实时扰动跟踪法对系统综合干扰项进行观测和补偿,基于此提出了一种ILC自适应反推控制策略,以保证ILC能实时跟踪系统的外界干扰和误差并进行抑制,增强了系统应对功率波动和参数不确定性的能力;通过小信号稳定性分析和多个算例测试验证了所提控制策略的有效性和优越性。     

基于鲁棒H∞控制的静止同步补偿器研究

静止同步补偿器(STATCOM)可以快速灵活地调节无功传输,提高电压稳定性。为解决实际系统中关键参数未知且系统受到不可测量干扰问题,在考虑负载支路的基础上,建立包含不确定参数和外部干扰的数学模型,用四阶状态方程描述STATCOM系统的动态特性。根据系统的性能要求选取混合灵敏度设计中的加权函数,计算广义被控对象的状态空间实现。最后利用Matlab鲁棒控制工具箱,通过解Riccati方程,得到H∞控制器。仿真结果表明,该控制器具有良好的补偿特性,同时对参数变化和外部扰动具有较强的鲁棒性。