直线永磁无刷直流电机推力波动的综合补偿

推力波动直接影响直线永磁无刷直流电机的加速性能,而齿槽定位力和不规则的反电势波形是推力波动的主要来源.提出了通过磁枢错位来减小齿槽定位力的方法,分析了该方法对反电势波形的影响,用直接力控制方法实现了对推力波动的综合补偿.系统仿真的结果表明,所提方法可以有效减小推力波动.     

主动悬架的直线电机作动器控制系统研究

将直线电机的直接推力控制方法运用于主动悬架控制系统,分别设计了主动悬架最优控制器和直线电机直接推力控制器,两个控制器结合成为主动悬架的电磁作动器控制系统。建立了1/4汽车主动悬架模型,利用Matlab/Simulink进行仿真,结果表明直线电机作动器能根据车身的振动主动输出相应的电磁力,因此直线电机直接推力控制运用于主动悬架控制系统是可行的。     

单边直线感应电机最优滑差频率控制研究

针对单边直线感应电机特有的边端效应及法向力问题,以恒电流滑差频率控制为基础,分析研究滑差频率对电磁推力和法向力输出影响,实现滑差频率优化控制。以单边直线感应电机的T型等效电路为基本,并考虑直线电机边端效应影响,计算推导电磁推力、法向力与滑差频率的数值关系,结合计算机仿真验证,研究分析不同运行速度、不同电磁气隙等因素下,电磁推力和法向力的输出特性,寻找最佳滑差频率,实现磁浮列车用单边直线感应电机的优化控制。提及到的单边直线感应电机已成功运用于国内磁悬浮列车试验线之中。     

永磁直线同步电机二阶滑模控制仿真研究

针对机床进给系统中永磁直线同步电机在运行过程中,易受系统参数变化、负载扰动及端部效应等不确定性因素影响的特点,设计了二阶滑模速度和电流控制器.在出现参数和推力变化时,为保证动子速度严格跟踪其参考信号,同时消除磁阻作用和推力波动,分别独立选取速度和直轴电流控制的滑模量.控制律采用二阶滑模的螺旋算法,二阶滑模将不连续控制作用于变量的高阶微分上,理论上可消除抖振.仿真和实验结果表明该策略具有较强的速度跟踪性能,对负载扰动和参数变化等不确定性具有很强的鲁棒性,同时有效地削弱了抖振现象.     

键合机精密工作台仿真分析与实验研究

面对芯片封装领域对高速、高精度平台的需求,设计了一种高速键合机精密工作台.工作台X,Y,Z向采用直线音圈电机直接驱动.运用有限元分析与机械系统动态仿真相结合的方法,建立工作台的仿真模型,运用虚拟样机技术对工作台弹性解耦机构中的关键部件-弹簧进行动态优化设计,分析了弹簧刚度与预载的匹配关系,探讨了铰链弹性对键合机工作台动态性能的影响作用.对工作台的工作过程进行了仿真分析.在此基础上制作了样机.实验结果表明:该精密工作台性能指标达到设计要求,验证了设计方法的正确性.     

无模型控制方法在直线电机控制中的仿真研究

将基于偏格式线性化的非线性系统无模型学习自适应控制方法应用在直线电机的速度和位置控制中．控制器的设计是直接基于称为伪偏导数的向量，伪偏导数是通过新型参数估计算法，根据给出的永磁直流直线电机非线性系统模型的输入输出信息在线导出的。利用Matlab软件进行仿真实验证明了该方法对电机这种具有不确知动态的非线性系统的有效性和稳定性。     

直线感应电机牵引互馈试验台系统仿真研究

在分析直线感应电机动态数学模型的基础上,研究了一种新型的能量互馈式直线牵引传动试验系统.讨论了该试验系统的构成与运行原理,分析了其高效节能、控制灵活等优点.利用计算机仿真技术,建立了包括直线感应电机、逆变器、矢量控制器以及车体在内的直线感应电机牵引互馈试验台系统仿真模型,对该系统进行了全面仿真研究.仿真结果表明了所提出方案的有效性,为实际直线感应电机互馈试验台系统的设计和调试提供了新的思路.     

基于变结构MRAS辨识转速永磁电机矢量控制系统

提出了一种新颖的变结构模型参考自适应观测器,用于永磁电机无速度传感器矢量控制系统的转速辨识。该方法将变结构控制与MRAS进行有机的整合,选取永磁电机本身作为参考模型,而选取永磁电机电流模型作为可调模型,利用两模型输出的误差构造了一个滑模面。理论分析和仿真结果表明,所提出的永磁电机无速度传感器矢量控制系统的转速辨识方法具有较强的鲁棒性和令人满意的动静态性能。     

无轴承永磁薄片电机转子不平衡振动补偿控制

无轴承永磁薄片电机转子质量的不平衡振动严重影响了系统的动态特性及安全运行。介绍了无轴承永磁薄片电机转子悬浮力产生机理,推导了悬浮转子的动力学方程,在电磁转矩和径向悬浮力解耦控制的基础上,对无轴承永磁薄片电机转子进行了振动补偿控制,设计了反馈不平衡补偿控制系统,采用Matlab/Simulink工具箱构建了仿真系统,进行了性能仿真试验。研究结果表明:基于反馈补偿控制器的振动控制策略能够较好的抑制悬浮转子振动,大大提高了转子的旋转精度。     

基于Modelica的直线电机控制系统建模与仿真研究

Modelica是一种新型建模语言,采用代数微分方程对机电领域组件和耦合关系进行统一描述,适合于机电产品的建模与仿真。应用Modelica研究直线电机控制系统性能是一种新方法。在建立直线电机控制系统数学模型的基础上,展示了系统、电/机转换部件Modelica模型的建立过程。对系统进行图形化和语言化建模,实现了基于开源平台OpenModelica的模型仿真及结果输出;与基于Simulink的系统模型仿真进行对比,结果基本一致。     

一种新的永磁同步电机直接转矩控制方法

提出了一种新的无速度传感器永磁同步电机直接转矩控制方法。针对内埋式永磁同步电机直接转矩控制存在较大脉动转矩和逆变器的开关频率不恒定的缺点,设计了一种自适应模糊控制器确定占空比的方法。与其它基于自适应模糊控制器的直接转矩方法不同,这种自适应模糊控制器通过控制正反电压矢量作用时间,在每一采样周期计算出最优占空比。该控制器输出部分的比例因子可以根据转矩的变化趋势经自适应机构的模糊规则库在线调整,不仅可以使永磁同步电机直接转矩控制系统保持恒定的开关频率,而且可以有效地减小磁链和转矩脉动,特别是低速时的转矩脉动。为了获得高性能的无速度传感器永磁同步电机控制系统,设计了一种无速度传感器方案。理论分析和仿真实验结果证明了自适应模糊永磁同步电机直接转矩控制策略的有效性。     

航空电动推进系统控制及半物理仿真研究

针对一类采用有限能量供电的新型航空电驱动系统,研究系统的最小损耗电流控制及母线电压直接前馈控制问题。提出一种考虑电机铁损的永磁同步电机（PMSM）Γ型等效电路模型,推导满足电机电磁损耗最小的励磁电流表达式。电机转子磁链定向控制,在dq轴电流解耦控制中引入dq轴电流近似表达式。同时,针对电源电压跌落现象,在逆变器空间矢量调制算法中引入母线电压的实时检测值。基于dSPACE半物理仿真实验平台,研制成功航空电驱动系统地面半物理仿真实验系统,给出了系统结构设计及基于MATLAB/SIMULINK的实时控制系统模型。实验结果表明,采用最小损耗电流控制及母线电压直接前馈可以扩宽PMSM高效运行范围,有效抑制电源电压扰动对系统的影响。

Abstract：

A loss minimization current control （LMC） and DC bus voltage feedforward control for a novel aero electric propulsion system with limited power supply were researched. The optimal magnetizing current expression was derived from a Γ equivalent circuit,with taking the iron losses of permanent magnet synchronous motor （PMSM） into account. Adapting rotor field oriented control,the d and q_axis decoupling current control was designed based on an approximate expression of d and q_axis current. As the output voltage sag of battery packs,the sampled value of DC bus voltage was used in the space vector modulation generation algorithm. Hardware-in-loop （HIL） simulation system for this electric propulsion system,based on dSPACE is constructed and the HIL system structure design and real time control module under MATLAB/Simulink were proposed. A variety of experiments was carried out. And experiments result shows that LMC can extend the PMSM operation area with high efficiency as well as restrain the influence caused by the DC bus voltage sags.     

永磁同步电动机自适应反步控制的建模与仿真

设计了一种基于自适应反步控制的永磁同步电动机非残性速度控制器，采用二阶滤波环节平滑速度指令．在设计非线性速度控制器的同时，进行不确定参数及负载力矩的在线自适应估计。建立了采用该控制器的永磁同步电动机速度伺服系统仿真模型．仿真结果表明，所设计的非线性控制器保证了系统的全局一致稳定性，永磁同步电动机伺服系统获得了很好的跟踪效果，并且对参数不确定性及负载力矩扰动具有很好的鲁棒性。     

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.     

基于自适应观测器和自抗扰控制的PMSM直接转矩控制

提出一种新的自适应观测器,用于永磁同步电机直接转矩控制系统的定子磁链和定子电阻估计。该观测器利用静止坐标系下的电压模型估计定子磁链,采用转子坐标系下的电流模型估计定子电流,把定子电流估计误差通过增益矩阵作为反馈信号。定子电阻自适应律根据李亚普诺夫稳定性理论推出,观测器的增益矩阵采用极点配置方法得到,观测器的收敛性根据李亚普诺夫稳定性分析来保证。此外,采用自抗扰控制技术设计了速度控制器,该控制器能对负载扰动进行估计和补偿。仿真结果证明了所提自适应观测器的有效性和自抗扰控制器的抗负载扰动能力。

Abstract：

A new adaptive observer was proposed to estimate the stator flux and stator resistance in the direct torque controlled permanent magnet synchronous motor （PMSM） drive. The stator flux was estimated by using the motor voltage model in the stationary frame, and the stator currents were estimated by using the motor current model in the rotor frame. The current estimation errors were then used as feedback signals through a gain matrix. Stator resistance adaptive law was developed based on Lyapunov stability theory. The observer gain matrix was obtained by using the pole placement method. The stability of the adaptive observer was guaranteed by the Lyapunov stability analysis. In addition, a speed controller was designed based on active disturbance rejection control （ADRC） technique to estimate and compensate the load disturbance. Simulation results have confirmed both the effectiveness of the adaptive observer and the anti-load-disturbance performance of the active disturbance rejection controller.     

坦克炮控系统矢量调制型直接转矩控制研究

介绍了坦克炮控系统中对交流电机的一种新型控制策略,并在基本型直接转矩控制方法上进行了改进设计.完成了基于空间电压矢量调制的永磁同步电机直接转矩控制的仿真研究,结果表明新型直接转矩控制技术对坦克火炮具有优良的控制性能.     

体外电磁驱动的膀胱动力泵的建模与仿真

针对神经源性膀胱的辅助排尿问题,基于膀胱的结构和储排尿机制,提出了一种体外电磁驱动的膀胱动力泵。为了研究其排尿动力特性,运用电磁学理论,建立了该泵的电磁驱动单元数学模型,并进行了合理简化。在此基础上,建立了描述膀胱压和尿流率与电磁铁电流、气隙宽度及永磁体体积和数量等影响因素之间关系的数学模型。仿真和试验分析结果表明,膀胱压和尿流率与电磁铁电流成近似线性关系,调节电磁铁电流可调控膀胱压和尿流率。所建立的数学模型简单有效、使用方便,可为膀胱动力泵的特性分析和结构设计提供理论依据。

Abstract：

To solve the problem of assisting a neurogenic bladder micturating,a bladder power pump driven by an external electromagnet was proposed,according to the structure and micturating mechanism of human bladder.To investigate the micturition performance of the pump,the mathematic model of the electromagnetic drive in the pump was built using the theory of electromagnetics,and simplified reasonably.Based on the simplified model,the mathematic models that express the relations between the intravesical pressure and urine flow rate and the influence factors such as electromagnet current,air gap,permanent magnet volume and number,were also established.The simulation and experimental results show that the intravesical pressure and the urine flow rate are approximately proportional to the electromagnet current respectively and can be regulated by adjusting the electromagnet current.The established mathematic models are simple and practicable,which provide the theoretical basis for the performance analysis and structure design of the pump.     

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。     

永磁同步电机最小损耗控制的仿真研究

降低电机的损耗对于节能有重要的意义,分析永磁同步电机(PMSM)损耗模型的基础上,结合直接转矩控制方案,通过实时在线调节磁链给定的控制算法,使永磁同步电机运行于最小损耗控制方式下,并利用MATLAB仿真软件建立了系统模型。该控制方法根据推导出最小损耗控制下的电流来实时确定电机的给定磁链。仿真结果表明与传统的直接转矩控制相比,最小损耗控制方式下的电机损耗有明显减小,达到节能的目的。