永磁扰动检测有限元分析及优化设计

永磁扰动检测是一种新型无损检测技术,通过永磁扰动传感器在铁磁构件表面扫查并拾取受缺陷影响下静磁场变化情况来判别缺陷尺寸大小。本文深入分析了永磁体与缺陷的扰动机制,并针对传感器设计理论不足、永磁扰动检测信号微弱等问题,提出了采用环绕式体线圈探测永磁体内产生的磁扰动及采用螺旋线圈探测永磁体与缺陷间的外磁扰动,并在此基础上探究感应线圈及永磁体的几何参数对永磁扰动检测效率的影响。通过有限元模型多参数化扫描及正交试验设计方法对永磁扰动传感器进行了优化设计,该方法能够有效地提高永磁扰动内、外感应电压的幅值。     

基于实时负载转矩反馈补偿的永磁同步电机变增益PI控制

为了减小负载转矩扰动对永磁同步电机转速的影响,对负载转矩扰动下永磁同步电机(PMSM)伺服系统数学模型的频域特性进行了研究,总结出负载转矩扰动和速度PI控制器参数之间的关系,提出了基于负载转矩反馈补偿的永磁同步电机变增益PI控制方案。变增益PI(VGPI)控制器根据转速信号中特定频率分量的变化,进行控制器增益的实时调节;同时采用FPGA器件设计并实现了基于Kalman滤波器的负载转矩观测器,能够对负载转矩扰动进行实时观测和补偿,提高了永磁同步电机伺服系统对负载转矩扰动的抑制能力。实验结果验证了控制策略的有效性。     

基于扰动观测器的永磁同步电机复合滑模控制

针对永磁同步电机模型参数扰动的问题,提出了一种基于扰动观测器的永磁同步电机复合非奇异终端滑模驱动控制策略。新型控制器在传统矢量控制的基础上结合使用了扰动观测器和非奇异终端滑模控制器,是一种复合控制策略。同时新的控制策略引入了扰动观测器进行前馈补偿,以减小控制器增益。最后搭建了永磁电机驱动控制试验平台开展了对比试验研究,试验结果验证了新型控制策略的优势。     

永磁同步电机转速环扰动反馈线性化控制

针对永磁同步电机运行过程中的不确定性扰动问题,设计了基于高增益扩张观测器的永磁同步电机转速环扰动反馈线性化控制器.首先,基于永磁同步电机完全数学模型设计了高增益扩张观测器对系统不确定性扰动进行观测.其次,结合系统电流环PI控制,设计了基于电机简化数学模型的高增益扩张观测器,有效降低了观测器阶数,提高了系统执行效率.最后,在扰动观测的基础上,对系统转速环进行反馈线性化控制,提高了系统在扰动下的转速动态响应性能.对比实验结果验证了反馈线性化控制器在抗扰动方面的优势.     

带负载扰动前馈补偿的PMSM模型预测控制

本文提出了一种带负载扰动前馈补偿的永磁同步电机模型预测控制方法。根据永磁同步电机的基本方程和预测控制原理构建转速预测模型,采用一种改进的Luenberger观测器来估计负载转矩扰动,通过在转速预测控制器中引入负载扰动前馈补偿,来提高驱动系统的动态响应速度和抗负载扰动能力。实验结果表明,与传统的永磁同步电机模型预测转速控制相比,本文提出的控制方法在负载突变的情况下,转速波动更小,鲁棒性更强。     

基于周期性扰动学习的永磁直线电机自适应滑模位置控制

针对永磁直线同步电机伺服系统易受周期性扰动、摩擦力及参数摄动等不确定性因素影响位置跟踪精确度的问题,提出了一种基于周期性扰动学习的自适应滑模控制方法.采用滑模控制确保永磁直线同步电机伺服系统对不确定性因素具有较强的鲁棒性,提高系统响应速度.利用周期性扰动学习算法学习系统中的周期性扰动并进行补偿,同时设计自适应律估计系统...     

基于滑模自抗扰的永磁同步电机电流环控制方法研究

为了提高永磁同步电机控制系统的稳定性，针对滑模控制存在的抖振现象以及系统运行时的扰动问题，给出了一种基于线性滑模自抗扰控制的电流控制器，所谓线性滑模自抗扰控制就是滑模控制与自抗扰控制的结合，其核心为扩张状态观测器，扩张状态观测器可观测系统的状态及扰动并对扰动进行补偿，能有效抑制系统扰动、提高系统的动、静态性能。搭建永磁同步电机滑模自抗扰矢量控制仿真模型，仿真结果表明，与传统滑模控制相比，该方法提高了永磁同步电机控制系统的稳定性，削弱了系统抖振，改善了系统扰动问题。     

基于改进花授粉算法的永磁同步电机参数辨识

针对传统花授粉算法辨识永磁同步电机参数迭代后期易陷入局部最优导致收敛速度慢和寻优精度低的缺陷,提出了一种基于t-分布扰动和高斯扰动的改进花授粉算法（tGFPA）,以实现永磁同步电机参数的高精度辨识。首先利用混沌Logistic映射对花朵个体位置进行初始化,然后在全局授粉过程中引入t-分布扰动,提高搜索空间的多样性。在局部授粉过程中加入高斯扰动,增强跳出局部最优解的能力。最后,对比仿真结果表明：基于双扰动策略的改进花授粉算法收敛速度更快、辨识精度更高,对于永磁同步电机控制性能改善具有重要意义。     

一种改进的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法

永磁同步电机的最大转矩电流比控制因可以降低电机的损耗而得到广泛应用。然而,传统的基于直接计算的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法受电机参数变化的影响较大,而传统的基于扰动观察法的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法无法兼顾动态特性和稳态性能。为了克服直接计算法和扰动观察法各自的缺点,提出了一种改进的基于扰动观察法的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法。所提方法既提高了系统的稳态精度,又提高了系统的动态响应速度,从而可实现高性能的最大转矩电流比控制。仿真试验验证了所提方法的有效性。     

基于电磁转矩反馈补偿的永磁同步电机新型IP速度控制器

为减小永磁同步电机传统PI速度控制器的速度超调,提高转速环的抗负载转矩扰动能力,提出一种基于电磁转矩反馈补偿的永磁同步电机新型IP速度控制器。采用IP速度控制器,减小了速度超调;将电磁转矩引入到电流调节器的输入端,作为IP速度控制器反馈补偿的控制输入,提高了转速环的抗负载转矩扰动能力。仿真和实验验证了该新型永磁同步电机速度控制器可以有效减小速度超调,提高转速环的抗负载转矩扰动能力,获得很好的速度控制性能。     

调速系统电液伺服系统建模原理与实测参数辨识

电液伺服系统是原动机调速系统的三大组成部分之一,其模型的合理性和参数的精度对调速系统的整体精度会有显著影响。为解决电液伺服系统这一单输入、单输出的高阶系统的参数辨识问题,首先对电液伺服系统的建模原理进行分析;结合装置的物理结构,分析其建模原理,并据此进一步提出参数的确定方法。通过分解推导电液伺服卡、伺服阀、油动机和线性可变差动变压器(linear variable differential transformer,LVDT)的建模原理,并根据模型特点,提出一种包含大阶跃和小阶跃的参数实测方法,以实现电液伺服系统的参数实测;最后基于实测数据,对模型参数的仿真结果进行校验,说明了参数辨识方法的正确性。     

基于迭代学习控制的永磁直线同步电机伺服系统

针对永磁直线同步电机伺服系统,采用迭代学习控制策略来实现参考位置信号的跟踪控制。详细分析了迭代学习ILC伺服控制器的模型结构,并给出伺服控制器的迭代学习更新法则。采用高性能DS1103控制器作为控制核心,搭建永磁直线伺服系统。实验结果表明,迭代学习控制下的永磁直线伺服系统具有准确的位置跟踪能力,对外部扰动具有很强的鲁棒性。     

快响应稀土永磁伺服系统的控制策略

控制系统的构成及控制策略是决定伺服系统响应性的关键,文章重点介绍了2.2 kW稀土永磁伺服系统的DSP CPLD数字控制器的构成、控制过程,提出了实现伺服系统快响应性的控制策略,实测结果表明:2.2 kW稀土永磁伺服系统从 3 000 r/min至-3000r/min的阶跃响应时间仅为45 ms,且伺服系统超调小.     

基于国产芯片的雷达伺服多通信系统

对国产器件的雷达伺服多通道通信平台进行研究，针对雷达伺服系统硬件自主可控和多通道通信复杂的问题，提出一种基于MCU+FPGA架构的国产雷达伺服多通道通信系统，以此来提升伺服控制的可靠性、冗余性和通用性，设计了6路RS 422融合结构，完成和各分系统组件之间的通信，并在Altium Designer上完成了器件原理图设计和印制电路板的布局布线，实现了印制板电路6层堆叠设计和实物静态测试。测试结果表明本设计的通信系统满足设计需求，能够实现国产替代。     

矩角控制的永磁同步电机的定位系统

在矩角控制的基础上，提出了永磁同步电动机的定位控制方案。在矩角控制过程中将连续的旋转磁场离散为步进磁场，通过控制电机定子电流实现对电磁转矩的控制。对给定的离散电流跟随采用电流滞环控制实现，并以三段速度运行曲线为例说明电机定位系统的设计，介绍了系统实现的硬件基础。实验结果表明，这种控制策略不但定位准确，而且控制简单、实时，实现时只需使用低成本的微处理器即可。     

矩角控制的永磁同步电机的定位系统

在矩角控制的基础上,提出了永磁同步电动机的定位控制方案.在矩角控制过程中将连续的旋转磁场离散为步进磁场,通过控制电机定子电流实现对电磁转矩的控制.对给定的离散电流跟随采用电流滞环控制实现,并以三段速度运行曲线为例说明电机定位系统的设计,介绍了系统实现的硬件基础.实验结果表明,这种控制策略不但定位准确,而且控制简单、实时,实现时只需使用低成本的微处理器即可.     

基于神经网络给定补偿的交流永磁直线伺服系统滑模控制

针对直接驱动的永磁直线同步电动机 (PMLSM )伺服系统 ,应用滑模变结构控制理论设计了一种具有强鲁棒性的速度控制器。为使系统具有自学习能力 ,削弱滑模控制所引起的“抖振” ,采用基于神经网络前馈给定补偿的滑模控制策略。仿真结果表明 ,该方案有效地克服了永磁直线同步电机特有的端部效应所产生的推力波动对系统的影响 ,对参数变化及阻力扰动具有很强的鲁棒性 ,而且提高了系统的稳态性能     

基于智能积分的多模协调控制交流伺服系统研究

为了满足交流伺服系统高精度、快响应的要求,结合模糊控制、比例控制和积分控制各自的优点,设计了一种基于智能积分的多模控制模糊控制器,并且分析了该控制策略的可行性,并将其应用于交流伺服系统.通过仿真和具体实验分别验证了上述分析和设计的合理性.试验结果表明:该控制方法不仅大大提高了交流伺服系统的稳态精度,缩短了过渡过程时间,加快了交流伺服系统的动态响应,而且对交流伺服系统有很好的抗干扰性能和较强的鲁棒性,使交流伺服系统具有较好的动、静态性能.     

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。     

Robust feedforward control system considering sudden disturbance for optical disk recording system

This paper proposes a new robust feedforward tracking servo system for optical disk recording systems in the case of a sudden disturbance for the optical disk recording system. In optical recording systems, the tracking servo system must suppress tracking error below its tolerance. This paper designs the robust feedback control system by using the coprime factorization and disturbance observer. The proposed robust feedback control system suppresses the sudden disturbance caused by walking and running. The detecting signal of optical disk recording systems is only a tracking error. Hence, the feedforward controller of the proposed tracking control system is constructed based on both Zero Phase Error Tracking (ZPET) control theory and prediction of tracking error. The experimental results point out that the proposed tracking servo system has a quick and precise tracking response and keeps the residual tracking error below its tolerance. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 156(4): 60– 68, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20257