基于弹簧振幅放大的电磁式振动发电设计

针对新能源振动发电技术,提出了一种利用弹簧增大振幅的电磁式振动能量收集装置。为提高能量收集效率,利用电机电磁模型和质量-弹簧-阻尼振动模型对能量收集装置的输出电压进行了建模分析。针对振动频率为15 Hz、振幅1 mm的样例工况,对弹簧振幅放大机构进行了最优化设计;根据优化结果利用Solid-Works软件对弹簧振幅放大机构进行建模,并将模型导入ANSYS软件进行有限元分析,对振幅放大机构设计方案的合理性与可行性进行评估;最后,制作样机并搭建了振动发电实验平台,对样机进行实验验证。实验结果表明,所设计方案在样例工况下将动子振幅放大7.98倍,空载电压达22.8 V,最大输出功率为0.44 W。为使本装置能够应用于更为广泛的领域,利用3个不同频率工况进一步验证了所设计装置与所提方法的有效性。     

基于新型趋近律的全局快速Terminal滑模PMLSM控制

针对滑模控制(SMC)的永磁直线同步电机(PMLSM)位置跟踪中存在收敛速度慢和系统抖振严重两个方面的问题,进一步提高PMLSM控制的跟踪精度,改善系统的动态品质,在传统的幂次趋近律基础上,引入了Fal函数,并结合新型全局快速终端滑动模态,提升系统的趋近速度并对系统抖振进行有效的控制;在SMC系统外可采用干扰观测器来对系统的扰动信号等进行前馈补偿,提高系统的抗干扰处理能力。利用MATLAB/Simulink软件进行计算机仿真,并与传统幂次趋近律SMC进行对比。仿真分析表明,该跟踪控制算法能够提高系统的跟踪与控制精度,并且增强了系统的抗扰动性能。     

基于动态变边界层的PMLSM新型终端滑模控制

为了提高永磁直线同步电机控制系统的动态响应速度和鲁棒性，提出了一种动态变边界层新型终端滑模(DITSM)控制方法。首先，在全局快速Terminal滑模面中引入积分项，构建积分型全局快速Terminal滑模面，在降低抖振的同时避免了奇异问题；其次，设计动态变边界层饱和函数来替代传统饱和函数，保证状态轨迹可以收敛到切换平面而不是边界层内，提高了系统鲁棒性；最后，设计超螺旋干扰观测器估计未知扰动，并采用前馈补偿的方式将观测值引入控制率，增强了系统抗干扰能力。经过仿真验证，DITSM控制方法不仅保证了系统全局鲁棒性，而且有效提高了系统跟踪精度和响应速度。