永磁球形步进电机控制驱动器设计仿真与实验

为了在三维永磁球形步进电机中应用新的电流控制方式,采用自适应和变结构控制算法以适应电机负载运行的复杂工况,设计了基于电流跟踪PWM和分时控制基础的电流控制驱动器。Simulink环境下的仿真模型验证了该设计思想的可行性,并在具体的实验平台上得以验证。实验结果表明,该控制驱动系统可以实现永磁球形步进电机的连续轨迹运动控制,完成相应的高级控制算法。

Abstract：

In view of adapting new current control method in the complicated working state of the three-dimensional permanent magnet spherical stepper motor,adaptive and switching control algorithm were applied in the motor control to drive mechanical loads.A current control driver system based on current-tracking and time-sharing strategy was discussed.Simulation and experiment results prove the efficiency of the design principle in Simulink environment and on test platform.Experiment results show that this control system could assure the rotor to follow the continuous path motion and accomplish relevant advanced control algorithm.     

基于空间电压矢量PWM控制的磁轴承开关功放

针对传统开关功放驱动多自由度磁轴承体积大、功耗大的缺点,设计了一种新型磁轴承功放.该功放采用了三桥臂主电路拓扑结构以及空间矢量PWM控制策略,利用六个功率开关管的八种开关状态相对应的基本电压空间矢量来逼近磁轴承线圈的电压,根据线圈空间电压矢量切换来对其电流进行控制.这种功放能够提供双极性的电流驱动,同时驱动磁轴承两个自由度的绕组,该功放驱动的磁轴承线圈电压具有三态,具有三电平功放低纹波电流的优点.仿真和实验结果表明,该功放可以独立的对两路输出电流进行控制,并且能够控制其很好地跟踪给定信号.与传统类型的磁轴承开关功放相比,减小了体积和开关损耗,提高了可靠性,特别适合于空间环境应用.     

基于小波分析的无刷直流电机PWM生成技术的研究

提出了基于小波分析的无刷直流电机的PWM波形生成方法。在对电机的电流数据进行采样以后,利用离散小波变换分析和逆变换来分析电机电流得到高频分量,分析了PWM与生成的高频分量的关系。并利用高频分量抑止电流的谐波分量。构造了一个逆变换器来实现对高频分量的抑止效果。仿真结果看来,这种控制方法很好的抑止了电机的电流脉动,使之更加接近于方波,并且电机转速也相应的更加趋于平稳。     

感应电机Backstepping控制方法及dSPACE实时仿真研究

感应电机的高性能控制研究始终是非线性控制领域中的一个重要研究方向，Backstepping控制方法的提出为感应电机控制系统的非线性设计带来了全新的思路。利用本质上是非线性反馈控制的Backstepping方法，在转子磁链和电机转速不可测的情形下，实现感应电机部分状态反馈的位置渐近跟踪，且确保系统中的所有信号的有界性。该方法通过建立磁链、转速观测器，设计全局定义的控制律，具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好等的特点。基于dSPACE的在线仿真结果表明：系统运行平稳，转速、磁链不可获知时，仍可有效渐近跟踪期望的参考位置，具有较优的伺服跟踪特性。     

电压斩波控制的开关磁阻电机非线性仿真分析

依据通过有限元(ANSYS)计算得到的开关磁阻电机φ-i-θ数据,借助于MATLAB/Simulink环境建立了三相开关磁阻电机非线性模型,由该模型可直接输出电机各相瞬时转矩、磁链和运动电势的大小。在此基础上在电压PWM控制下对运动电势解耦,可以在克服由于电机运动电势非线性特性对电流调节器性能的影响。最后通过仿真,验证了SRM非线性模型的正确性也表明了运动电势解耦控制方法的可行性。     

电动助力转向系统永磁直流电机PWM控制模式研究

电动助力转向系统依靠助力电机实现转向助力,电机的PWM控制是影响电动助力转向系统助力性能的关键。从H型PWM的控制原理出发,利用MATLAB仿真分析探讨了不同控制模式下EPS永磁直流电机的控制特点,在结合单、双极H型脉宽调制优点的基础上,提出了一种综合控制模式,并给出了相应的占空比转换关系。实验结果表明:这种单双极综合控制是合理的,提出的综合控制模式能够使电机起动电流小,回正控制平顺。     

带Mecanum轮的移动机器人全向移动控制研究

分析了一种配有Mecanum轮移动机器人的全向控制方法.该方法有效的控制了Mecanum轮机器人平台,对实验对象输入的导航参量设定值(X、Y方向的平移速度与转动角度)转化为机器人各轮的控制转速设定值,并通过机器人本体仿真模块对电机以及机器人模型的仿真解算,得到机器人的实际位姿状况.再反解出移动机器人的实际导航参量,用于机器人的导航位姿闭环控制.     

电动汽车运动学建模与模糊控制

电动汽车的总体驱动效率是电动汽车研究的一个重要问题。通过对电动汽车进行整车运动学建模，分析比较了前轮驱动和后轮驱动、单电机和双电机轮边驱动四种情况下的整车驱动效率，提出了一种通过对双电机驱动力矩进行模糊控制的方法，应用该控制方法可以使整车驱动在转向控制时的效率有较大提高。     

电动汽车用开关磁阻电机有限元分析及仿真

开关磁阻电机（SRM）广泛应用于电动车驱动系统。建立SRM数学模型,对其做深入的仿真分析,对电动车用SRM的设计、控制有着重要的指导意义。SRM具有非线性的工作特征,无法得到统一的数学模型与解析式,利用ANSYS对电动汽车用开关磁阻电机进行有限元分析,得到电机静特性,计算出样机的磁链特性曲线。然后通过ANSYS与SIMULINK之间的数据传递,将有限元分析的数据导入SIMULINK中,以磁链函数为基础建立相对应的SRM驱动系统模型,并对该系统进行动态仿真。通过分析三组不同导通角和关断角组合条件下仿真系统的绕组电流、转矩和转速的仿真曲线,验证SRM的有限元分析结果及所建立的仿真模型的正确性及合理性。     

傅立叶变换光谱仪干涉控制系统的仿真研究

在分析了傅立叶变换光谱仪干涉系统的工作原理与应用特点的基础上,提出了一种干涉控制系统的建模仿真新方法.在Saber环境下,利用模型库和M4ST语言,建立音圈电机,DSP 控制器、激光反馈及PWM驱动等模型,实现了光、机,电一体化的干渉系统控制仿算.系统采用双闭环控制PI调节,实现光程差速度的高稳定性跟踪.同时,针对系统应用环境,进行微振动干扰仿真.仿真结果证明了该建模方法的合理性与有效性,为实际系统的设计与调试提供了方便.     

DSP在无刷直流电机控制系统仿真中的应用

给出了一种应用于无刷直流电机控制系统的数字信号处理器(DSP)的模型。根据实际DSP应用中各种重要的硬件功能、控制方法,以及各种环境干扰和非线性因素,在Simulink环境中构建了整个DSP模型,包括CAP模块、AD采样模块、PWM产生模块和控制模块。通过使用Simulink模型优化技术,如CMEXS-函数和子系统封装技术,提高了DSP模型的仿真精度和速度。结合无刷直流电机模型和三相逆变桥模型仿真所得到的结果表明,该模型能够较为准确地描述出无刷直流电机用DSP控制器的工作特性,对无刷直流电机的DSP数字控制系统的设计和实现均具有重要的实用价值。     

一种可用于ZYNQ硬件在环仿真的永磁无刷直流电机测控系统

为解决永磁无刷直流电机(permanent magnet brushless dc, PMBLDC)建模仿真存在着修改控制算法困难、添加和删除闭环不方便、实时测控能力较差等问题。利用Simulink图形化建模平台,基于霍尔传感器位置检测算法和PID控制算法,结合分段线性法生成PWM波形,提出了一种新型的闭环测控方法,对所建立的PMBLDC电机测控系统进行了突增负载和突增转速的仿真测试。仿真结果证明该系统具有很好的稳定性,可快速部署在ZYNQ平台进行调试,同时Simulink提供了可供硬件在环实时仿真测控的图形化界面。     

基于反演滑模控制的导弹制导控制一体化设计

针对传统制导和控制分开设计在拦截高速机动目标时的不足,给出了一种反演滑模一体化制导控制算法。首先利用微分几何理论,建立了一体化制导控制模型;然后根据平行接近原理,基于滑模控制和反演法,设计了一种反演滑模控制的导弹制导控制一体化算法;最后基于Lyapunov理论证明了系统的稳定性。数值仿真结果表明,所给出的一体化制导控制方法能够克服未建模的不确定性和目标机动干扰,具有较强的鲁棒性。     

流体脉宽调制控制系统的建模与仿真

流体脉宽调制PWM（Pulse Width Modulation)控制系统是一类本质非线性控制系统，并且由于流体控制阀的响应速度限制，调制频率不可能很高，系统的分析和设计比较困难，本文对流体双极性PWM控制系统，基于谐波平衡原理，建立了系统的线性化谐波模型，便于用成熟的线性系统理论对系统进行分析和综合，系统仿真试验显示，建立的模型具有较好的逼近能力，能够较好的反映系统的特性。     

一种基于Matlab的无刷直流电机控制系统建模仿真方法

在分析无刷直流电机(BLDC)数学模型的基础上,提出了一种无刷直流电机控制系统仿真建模的新方法。在Matlab/Simulink环境下,把独立的功能模块和S函数相结合,构建了无刷直流电机系统的仿真模型。系统采用双闭环控制:速度环采用离散PID控制,根据滞环电流跟踪型PWM逆变器原理实现电流控制。仿真和试验结果与理论分析一致,验证了该方法的合理性和有效性。此方法也适用于验证其他控制算法的合理性,为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。     

基于优化PWM波的定子电压定向矢量控制系统仿真

提出了定子电压定向矢量控制交流调速系统的仿真模型及自适应变步长仿真算法,并用优化ＰＷＭ波电压对系统进行了仿真研究,仿真结果表明系统具有很好的调速性能,结果与理论分析相一致。     

绣花机用感应电机矢量控制调速系统仿真研究

基于转子磁场定向矢量控制原理和空间矢量PWM技术,在MATLAB/Simulink环境下建立了离散化的矢量控制调速系统仿真模型,给出了仿真模型中每一子模块的模型,采用了基于输出反馈计算的Anti-windup PI控制器,并进行了系统仿真实验以及实际系统实验。仿真实验结果表明:矢量控制调速系统具有动态响应时间快、稳态精度高和良好的抗干扰性能,而实际系统实验结果表明:基于矢量控制调速系统方案设计的调速系统满足了实际电脑绣花机的主轴驱动要求,表明所建立的仿真模型正确有效。     

采用DPWM3调制策略抑制异步电机系统的低频振荡

电压源型PWM逆变器控制的异步电动机变频调速系统运行中出现的低频振荡现象,影响了系统运行的质量和可靠性。从逆变器与电机匹配更加完善的角度,本文采用不连续空间矢量控制策略DPWM3,使低频振荡得到有效地抑制。     

基于PWM整流技术的斩波串级调速系统的仿真

提出将PWM整流技术引入转子侧斩波串级调速系统中,PWM整流器工作于逆变状态回馈转差功率,不仅可以提高串级调速系统的功率因数,还可以减少网侧的谐波含量。在Matlab/Simulink环境下给出了基于PWM整流技术的斩波串级调速系统的仿真模型,最后通过仿真实验验证了控制方案的正确性。