ICMMS框架下电液伺服机构的智能化

本文对常规电液伺服机构进行了故障模式及影响分析,给出了简单实用的故障检测电路,研究了断线、发卡和平衡点漂移的故障诊断及电液伺服机构的智能化,并给出四大功能模块采取的准则与决策。     

电动伺服机构扰动补偿与神经网络模糊控制

针对电动伺服机构的模糊控制与扰动补偿问题进行研究,首先依据动力学理论建立电动伺服机构系统模型并利用Simulink软件搭建仿真模型。然后充分分析了系统所受到的摩擦力矩、齿槽力矩、时滞等非线性扰动,设计前馈控制器进行补偿。其次为了进一步改善系统的控制性能,在位置环PID控制器基础上引入模糊控制来动态调整PID控制参数。最后利用BP神经网络实现对量化因子和比例因子的实时整定,改善由于模糊规则及模糊输出论域的不对称性导致在正负行程上效果不一致的问题。从动态响应能力、跟随性能、抗干扰能力、频域响应等方面分别对传统PID控制器、模糊PID控制器和模糊BP网络PID控制器的控制性能进行仿真对比分析,结果表明模糊BP神经网络PID控制器提高了系统响应速度,改善了系统控制品质,可以为航天电动伺服机构结构和控制器设计提供借鉴。     

弹载滚转稳定平台的扰动和速度补偿控制

为提高弹载滚转稳定伺服平台的性能,提出一种基于扰动和速度双补偿弹载滚转稳定平台伺服电机复合控制策略。电流环上增加扰动观测器观测伺服平台的负载扰动,观测值前馈到电流环控制端,实现扰动实时补偿控制;利用速率陀螺信号与伺服电机速度信号来计算载体转速,将其通过速度前馈控制器前馈到速度环控制端,实现对载体速度补偿控制。实验结果表明,补偿复合控制策略能够增强平台抗干扰能力,提高稳定平台精度。     

带扰动补偿的永磁同步电机预测速度控制

【目的】为提高永磁同步电机(PMSM)调速系统的抗干扰能力,本文提出了一种具有固定开关频率的带扰动补偿的预测速度控制(PSC)策略。其中,速度环采用PSC,并对扰动进行补偿;电流环采用比例积分(PI)控制。【方法】首先,依据PMSM的机械运动方程推导出实现参考速度的q轴给定电流。为了更精确地跟踪给定q轴电流,本文采用机械运动方程的二阶泰勒展开式,其精度高于一阶前向欧拉离散化。其次,传统的滑模观测器依靠较大的开关增益来确保观测误差在有限的时间内收敛为零,但较大的开关增益会带来严重的抖振现象。因此,本文提出了一种改进的滑模扰动观测器(SMDO),其在Luenberger观测器的基础上增加了一个额外的开关项,不需要很大的开关增益。然后,为了进一步提高PSC的抗干扰性能,在PSC反馈部分的基础上引入了前馈干扰补偿,提出了PSC+SMDO的控制方法。最后,在以dSPACE DS1103为控制核心的试验平台上进行试验。【结果】试验结果表明:所设计的改进SMDO能够准确估计负载扰动,并将扰动信息实时反馈给速度控制器,实现无稳态误差运行;所设计PSC+SMDO速度控制器具有较强的抗干扰性能和跟踪性能,在参数摄动时,基于自抗扰控制(ADRC)的速度控制器受参数变化影响,而PSC+SMDO速度控制器仍能保持良好的鲁棒性;在PSC+SMDO速度控制器下,电机a相电流总谐波失真(THD)为3.44%,分别比PSC、ADRC速度控制器下的a相电流THD低2.21%、4.69%。【结论】与PSC、ADRC以及PI控制器相比,所设计的PSC+SMDO控制器能很好地提高PMSM调速系统的动态响应性能和抗干扰性能。     

电液变阻补偿启动器的应用

某公司热电站,原有1台20T（1号）蒸汽锅炉和1台10T（2号）蒸汽锅炉供2条制盐生产线用汽。全电站用1台500kVA（1号）变压器供电,总计算负荷450kW,已经基本满负荷运行,后因设备改造、系统改造使负荷有所增加,500kVA的变压器已是超负荷运行,但因为有备用设备及抓煤、抓渣2台天车的交替使用,变压器基本上维持在满负荷运行。     

汽轮机电液调节系统伺服机构故障的分析

由电液调节系统伺服阀失效引起的故障严重影响汽轮机组的安全、经济运行。介绍了760系列伺服阀的结构,分析了磷酸酯液压油酸值及颗粒度对伺服阀故障的影响,指出国电长源沙市热电厂6号机组伺服阀故障的原因是冲蚀,提出了防止液压油酸值增大和水解的措施。     

高精确度伺服转台控制系统中的扰动力矩补偿

摩擦力矩和电机波动力矩是影响高精确度伺服转台控制系统位置跟踪精确度的主要因素。针对系统中摩擦力矩和电机波动力矩等扰动力矩补偿问题,提出一种综合的扰动力矩补偿控制策略。基于摩擦观测器提出一种PD前馈控制方法,对系统中的动态摩擦力矩进行了补偿,并利用Lyapunov稳定性理论对所提出的方法进行了系统稳定性分析。结合基于重复控制器的扰动观测器进一步提出一种综合的扰动力矩补偿控制策略。一方面,摩擦补偿方法可以对系统中的摩擦力矩进行补偿;另一方面,插入的重复控制器可以很好地抑制系统中的周期性波动力矩,而扰动观测器则用来补偿重复控制及摩擦补偿时给系统带来的不确定性。仿真结果证明了所提出的方法的有效性。     

电液负载模拟器多余力抑制的结构补偿控制

针对电液负载模拟器存在多余力,且多余力严重影响加载精确度的问题,同时为了提高加载系统的控制性能,介绍了电液负载模拟器的工作原理,对舵机系统、加载系统分别进行建模,建立整个电液负载模拟器系统的控制模型。设计了结构补偿环节,提出电液负载模拟器多余力抑制的控制方案,从理论上结构补偿环节可以实现对系统全部补偿和抑制多余力。对采用结构补偿环节前后的模型进行仿真分析和实验研究,结果表明采用结构补偿环节能使多余力大幅度减小,动态加载精确度明显提高,验证了控制方案的正确性和有效性。     

基于PHM的伺服机构健康管理研究

PHM（故障预测与健康管理）技术对于推动装备视情维修能力的实现具有重大意义。本文在介绍PHM内涵及功能的基础上,立足伺服机构特点,设计了伺服机构PHM分层体系结构,构建了伺服机构PHM系统模型。重点分析其所需要的关键技术,提出局部模型辅助基于数据知识的思想。最后就开展伺服机构健康管理研究的意义进行了论述。     

基于AT90PWM3的无刷直流电机补偿因子速度控制

为了方便、准确、稳定地控制小功率无刷直流电机,提出一种新的调速方法——补偿因子法作为控制算法,设计以AVR系列中AT90PWM3作为主控制芯片的硬件,编写下位机和上位机程序。通过上位机显示,比较在启动和稳态的开环、补偿因子法、单闭环、双闭环的速度曲线,得出补偿因子法为较优的控制算法。     

基于负载转矩观测器的PMSM抗负载扰动控制策略

为提高永磁同步电机转速环的抗扰特性,本文提出一种基于转矩电流前馈补偿的永磁同步电机抗负载扰动控制策略,在转矩电流中加入负载转矩的补偿。为此,在降阶负载转矩观测器的基础上,提出一种改进型的观测器,在原有积分环节中加入比例环节对负载转矩进行实时观测,能有效提高负载转矩观测的收敛速度。仿真和实验结果表明负载转矩的观测具有一定的实时性,引入转矩电流的前馈补偿可以提高永磁同步电机转速环的鲁棒性。     

Analysis of estimation error of observer for disturbance torque and velocity

This paper analyzes some features of estimation error of the observer which estimates disturbance torque and velocity. This observer inputs the information of driving torque and current position, and outputs the information of disturbance torque and velocity. Although this observer is a practical tool to compose a robust control system, there has never been sufficient information to make the most of it. Thus the study to grasp some basic features of the observer is needed now. Also, it is very important to analyze the estimation error on it. This paper considers the estimation error caused by disturbance torque and observation noise because these seem to be the most significant causes. The result of analysis provides a practical way to select the pole allocation of the observer. Finally, the simulation and the experimental results are shown.     

抑制共模电磁干扰的并联有源补偿电路设计

讨论了并联有源共模电磁干扰抑制中的两种不同补偿电路结构,通过建立带有补偿电路的单相半桥逆变器共模电流等效模型,详细介绍了两种补偿电路的设计过程,讨论了影响补偿电路补偿效果的两个因素,实验验证了设计补偿电路能够产生与噪声源共模电流大小相等方向相反的补偿电流。     

基于补偿分量的MMC最大调制系数的分析

针对模块化多电平换流器(MMC)的相间环流问题,提出基于补偿分量的调制方法以便于降低MMC调制系数中的基频分量。首先通过结合实际系统中电容参数设计和换流器的正常运行范围,对MMC子模块电容电压纹波进行取值并求解其最大值,然后分析调制系数中抑制环流的补偿分量与电容电压纹波之间的数量关系,最终得到MMC最大调制系数的取值范围。仿真和实验验证的结果表明,通过对含有补偿分量的最大调制系数范围的确定,系统环流得到了有效抑制,避免了过调制现象的发生,有利于MMC系统的稳定运行。     

补偿电压突变量方向判别元件的健全相动作特性研究

在分析了基于补偿电压突变量方向判据动作特性的基础上,深入讨论了按相构成的方向判据健全相的动作特性。指出在某些系统工况和故障情况下,该保护原理可能存在的不足,并根据健全相与故障相电压突变量幅值变化大小关系提出相应的解决方案,即裕度门槛的自适应整定方法。解决了该元件需要与选相元件配合才能实现超高压线路选相跳闸的不足,不仅实现了各种故障情况下的方向判别,而且能够正确选相,使补偿电压突变量方向元件的优势得以充分发挥。并对该方法进行了仿真验证。     

基于扰动补偿的永磁同步直线电机滑模控制

针对永磁同步直线电机提出了一种基于负载推力观测器的新型滑模变结构控制,从而实现对推力扰动的补偿,且大大削弱了推力纹波及系统的抖振;在滑动模态中引入积分环节来进一步消除系统的稳态误差和系统抖振。仿真结果表明该方案能提高系统对参数摄动和外在阻力扰动的鲁棒性。     

基于干扰观测器PID在主蒸汽温度控制系统的应用

针对常规PID控制策略很难满足火电厂主汽温度的控制要求,提出了一种基于干扰观测器的PID控制算法,即在1个常规PID控制器的基础之上增加了干扰观测器,以获得满意的控制品质.经仿真研究表明,该方法加快了控制系统响应速度,具有较强的鲁棒性和自适应能力.     

基于扰动观测器和重复控制的转速脉动抑制

永磁同步电机矢量控制系统由于存在逆变器死区和电流测量误差和其它一些非理想因素,导致电机转速产生脉动.提出一种扰动观测器和重复控制器相结合的方法对逆变器死区和电流测量误差导致的转速脉动加以抑制.在电流环利用扰动观测器对死区补偿时间进行在线识别,再利用识别出的死区补偿时间动态调整补偿电压,克服了由IGBT开关时间随负载变化...     

基于Kalman滤波的俯仰角速度估计

直升机的姿态角速度不容易准确获得,本文提出了一种采用Kalman滤波理论对直升机俯仰角速度进行估计的方法,建立俯仰角速度方程,给出估计参数的Kalman滤波算法,实验证明该方法能够成功有效的估计直升机俯仰角速度。     

基于扰动滑模观测器的永磁同步电机矢量控制

分析了一类非线性系统基于扰动的滑模状态观测器设计的基本思想,在此基础上将其应用到永磁同步电机无传感器矢量控制策略下永磁转子速度及位置信息的获取当中.为获取精度较高的状态估计,设计了具有变截止频率特性相位补偿的位置及具有自适应调节率的转速滑模观测器,理论分析表明这类观测器对参数变化具有极强的鲁棒性.仿真结果证明基于空间矢量脉宽调制供电技术的永磁同步电机双闭环无传感器矢量控制系统具有较好的动静态性能.