基于分数阶微积分的机械臂迭代滑模控制策略研究

为提高工业机械臂的控制性能,将分数阶微积分理论与迭代学习控制及滑模控制相结合,提出一种有效的分数阶迭代滑模控制策略.在控制器的设计过程中,分别采用分数阶趋近律与分数阶滑模控制律两种方法将分数阶微积分引入到迭代滑模控制中,提出分数阶迭代滑模控制策略.并使用李雅普诺夫理论分析系统的稳定性.然后以一个两关节机械臂为例,通过MATLAB仿真对所提出的控制策略进行了验证.实验表明:分数阶迭代滑模控制策略可以有效提高关节的跟踪速度和跟踪精度,减小跟踪误差,具有较强的鲁棒性,并有效地抑制了滑模控制的抖振现象.     

架线式窄轨矿用电机车辅助电源的设计

窄轨机车上的辅助设备需要三相交流电,以AT89C51单片机为核心,利用专用芯片SA4828来产生SPWM来控制主电路IGBT的通断,实现了接触网的直流电逆变成辅助设备需要三相交流电。控制电路简单、结构紧凑、降低了成本且提高了可靠性。     

基于AT89C51单片机的窄轨交流电机车智能无触点司控器的设计

以AT89C51单片机为核心,利用光电开关传感器、光电耦合器等电子元器件实现了窄轨交流电机车智能无触点司控器的设计,通过软件编程实现对机车方向及速度的自动控制,并能对故障状态进行智能化处理,实现了司控器的数字化和智能化。与传统的机械式司控器相比,无触点可使司控器体积、重量减小,运行可靠性提高,易于防爆,通用性增强。     

用uClinux设计和实现Socket编程

为了满足嵌入式分布处理结构和网络应用的需求,嵌入式系统要求配备标准的网络通信接口,并需要 TCP／IP协议族软件支持。基于嵌入式Linux操作系统-uClinux,介绍了Linux Socket,设计出了在嵌入式系统中数据流的Socket通信过程,并作了具体实现。对于同类系统的设计具有实际的参考和推广价值。     

分数阶微积分在滑模控制中的应用研究

针对滑模控制所存在的抖振问题以及趋近问题,将分数阶微积分理论与滑模控制策略的优点相互结合,提出一种有效的分数阶趋近律.在控制器的设计过程中,将分数阶微积分引入到滑模控制中提出分数阶趋近律,并运用Lyapunov理论进行证明,从而确保系统的稳定性.将提出的控制方法应用于二关节机械臂上,进行仿真验证.结果表明:所提出的分数...     

PSO优化分数阶PIλ控制的双闭环直流调速控制

将分数阶PIλ控制器应用在双闭环直流调速系统的速度调节器上,以提高调速系统的控制性能。PI和PIλ控制器参数的整定通过粒子群优化算法。重点研究了分数阶PIλ控制器作为速度控制器的双闭环直流调速系统的稳定性、快速性。为了分析比较两种控制器的鲁棒性,将系统的前向通道的增益增加了10%～60%,在相同条件下,对基于PI/PIλ的双闭环直流调速系统进行了仿真实验。仿真研究结果表明,采用分数阶PIλ控制器的双闭环直流调速系统的稳定性、快速性和鲁棒性均优于普通PI控制器的系统。     

基于模型预测的多电机弱磁同步控制策略研究

从工业场合下多电机系统高速运行的实际需求出发,分析了传统多电机控制系统和传统弱磁控制系统的优缺点,针对多电机高速运行时的弱磁特性进行了研究。模型预测控制(MPC)是一种基于被控对象模型的新型控制算法,具有较强的鲁棒性和较好的控制性能。交叉耦合控制是一种在并行控制基础上对每个电机进行相应补偿的控制系统。将MPC应用到多电机控制系统中并对其进行改进使其具有弱磁控制能力;对传统的交叉耦合控制策略进行改进。将二者结合提出了一种基于模型预测的多电机弱磁同步控制策略,并以双电机系统为例。最后,进行了仿真验证,仿真试验结果表明,基于模型预测的多电机弱磁同步控制策略,可获得比传统双电机系统更好的跟随性能和同步性能。     

基于改进型滑模观测器的永磁同步电机分数阶微积分滑模控制

为了提高永磁同步电机调速系统的控制性能,结合滑模控制与分数阶微积分理论,设计了分数阶积分滑模转速控制器和改进型滑模观测器。针对转速控制器,采用基于反双曲正弦函数的新型趋近律削弱系统抖振,同时分数阶控制为系统提供了更多的控制余度,可以增强系统鲁棒性并进一步减小系统抖振。针对观测器,设计了采用新型趋近律fal函数的滑模观测器来获取反电动势估计值,利用分数阶锁相环技术提取反电动势中的转速和位置信息,有效提高了转子速度和位置的估计精度。通过仿真验证了所提出方法的可行性与有效性。     

带负载观测的感应电机动态分数阶滑模控制

为提高感应电机矢量控制性能,根据积分滑模控制和分数阶微积分理论,提出动态分数阶滑模控制方法。针对负载扰动问题,设计负载转矩滑模观测器,将负载观测值反馈到动态分数阶滑模控制中。通过Lyapunov定理证明所设计的控制器和观测器的稳定性和收敛性。仿真实验表明:负载观测器能准确观测负载转矩,带负载观测的动态分数阶滑模控制具较好的动态性能,对负载扰动有较强的鲁棒性,并有效抑制了滑模控制的抖振。     

梯形Halbach交替极无铁心永磁同步直线电机特性分析与优化设计

针对无铁心永磁同步直线电机(PMLSM)存在推力波动问题以及磁极结构对永磁体利用率的影响,从结构方面着手,提出一种梯形Halbach交替极磁极结构的无铁心永磁同步直线电机,对Halbach阵列进行优化设计。首先通过有限元法对比在Halbach交替极、双层Halbach磁极与梯形Halbach交替极3种磁极结构中PMLSM的电磁性能,分别对气隙磁场谐波成分、空载反电动势、电磁推力以及推力体积比进行计算与对比。其次,采用等效磁化强度法定性分析磁极结构对电机出力性能的影响,并引入Kriging模型,结合多目标优化算法对关键参数进行优化以提高电机平均推力和推力体积比,降低推力波动,得到3个优化目标的Pareto前沿。最后,通过仿真分析验证设计方法的有效性以及电机性能的改善。结果表明：梯形Halbach交替极磁极结构永磁体利用率更高,具有实用价值;梯形Halbach交替极PMLSM能够有效抑制推力波动并保持在7%左右,适用于高精确度加工设备。