磁悬浮飞轮系统陀螺效应的抑制

针对磁悬浮飞轮系统的陀螺效应，采用交叉反馈控制进行抑制．分析了引入交叉反馈控制的飞轮系统稳定性，当转速超过某临界转速时，飞轮系统保持稳定，交叉反馈控制可以对陀螺效应进行完全补偿．临界转速与控制器参数以及转子的惯性矩有关，可根据实际需要通过控制器参数进行调整．实验比较了分散PID控制与交叉反馈控制下飞轮系统的性能．实验数据分析的结果表明，分散PID控制下的飞轮系统在12000r／min时由于陀螺效应而失稳，引入交叉反馈控制后，系统在转速达到25000r／min时仍平稳运行．交叉反馈控制对陀螺效应的抑制是有效的．     

一种免疫控制器在飞轮BLDCM中的应用

为了解决飞轮储能系统内置永磁无刷直流电机的控制问题,将基于Varela免疫网络模型的免疫控制器分别用于电机转速和力矩的控制,并给出了这种免疫控制器的控制参数参考值.与传统PID控制器相比,免疫控制器能够提供稳定的转速控制信号动态响应,有效降低电机转矩脉动幅值,并维持周期性的、相对稳定的变化,使得系统输出电流信号波形畸变小,波形接近理想梯形波,控制参数自适应性好.研究表明,基于Varela免疫网络模型设计的免疫控制器可作为一种新方法用于飞轮直流无刷电机控制.     

基于轮胎力动态估计与主动转向的新型ESP系统

车辆电子稳定系统能有效提高车辆在极限工况下的方向稳定性.针对传统直接横摆力矩控制(DYC)没有考虑轮胎附着力极限的局限,提出一种基于轮胎动力动态估计(TDE)算法的新型车辆电子稳定控制系统(ESP),在此基础上,通过主动前轮转向(AFS)协同控制,最大化利用车轮附着力.采用多元回归统计算法设计TDE控制器,采用基于统计数据的多项式拟合获得车轮附着力边界极限和最优动态滑移率上限值;采用模糊逻辑算法设计AFS控制器,补偿因附着力达到极限引起的横摆力矩不足.仿真结果表明,通过与AFS的协同控制,新型ESP能够在改善车辆的方向稳定性的同时,大幅降低车轮制动控制力,减少对车辆纵向速度的影响.     

MOA泄漏电流无线采集系统的低功耗设计

设计了一种低功耗的MOA(氧化锌避雷器)泄漏电流的无线采集系统.电源电路采用二极管和电容进行设计,省去了传统采用LDO(低压差线性稳压器)设计的静态电流功耗;处理器和无线收发芯片分别采用休眠与WOR(电磁波唤醒)的工作方式来进一步降低系统功耗.最后经测试得:系统平均功耗约为1mW,经计算在3.6V,19A·h的电池供电下,该系统能够连续运行7～8a,完全满足MOA泄漏电流无线采集系统的低功耗要求.     

单框架控制力矩陀螺伺服系统的模糊自适应变结构控制

研究单框架控制力矩陀螺系统的外框架结构.系统的永磁同步伺服电机采用正弦波驱动;电流环采用电压空间矢量脉宽调制方法驱动逆变器;位置环采用模糊自适应滑模变结构控制,通过引入切换控制增益的模糊自适应调节方法来提高系统的鲁棒性和抗扰能力.在Matlab下对系统进行仿真,结果表明,采用模糊自适应变结构控制方法设计的伺服系统有较高的动态和稳态精度;抗扰性能得到加强;消除了滑模变结构控制器的抖振现象.     

基于RTWT平台的控制力矩陀螺LQR方法研究

控制力矩陀螺是一种常用的航天器的执行机构,广泛应用于卫星、空间站中.为了掌握控制力矩陀螺的原理,针对控制力矩陀螺Model750装置组成进行了介绍,为该装置建立了近似的数学模型,基于RTWT实验系统平台及线性二次型调节器为其设计了最优控制器,并且设计了控制器参数,进行实物控制验证,得到的曲线说明了控制器的有效性.     

航空油泵电机复合电流控制

考虑电枢反应中磁饱和现象、电机各相间互感以及功率管的非线性特性等因素的影响,为提升电流环性能,提出了一种新型的永磁同步电机复合电流控制方法。该方法中控制器由相电流畸变纠正控制器和功率角补偿控制器组成。相电流畸变控制器采用P控制配合电流前馈实现,能够较好地对相电流畸变进行纠正。针对负载变化时功率角变化较大的问题,专门设计了功率角补偿控制器,可以通过稳定快速地检测内功率因数角自动进行功率角补偿。实验结果验证了该方法的有效性,表明该方法可以在高转速、大电流、高动态的情况下稳定可靠地对航空油泵电机进行控制。     

多模式驱动的机器人关节控制器设计及实验

建立了基于直流电机的系统模型,提出了基于PID的闭环反馈控制策略和基于时间或电流的切换控制方法.然后,借助Matlab/Simulink软件分别进行了位置控制、力矩控制及二者切换的仿真,并进行了关节驱动控制系统的软硬件设计.最后,通过实验对所提方法进行了验证与分析.仿真和实验结果表明:所设计的关节控制器,能够实现位置控制、力矩控制功能.在位置控制模式下,影响其响应速度的因素主要是驱动系统硬件.在力矩控制模式下,影响其响应速度的因素主要是PID参数,且当PID参数Kp,Ki,Kd分别为0.2,0.325,3.0时,系统具有较好的响应特性.位置控制与力矩控制2种模式间可基于时间和电流进行稳定的切换.该关节控制器能够应用于机器人关节驱动系统,实现关节的驱动与灵活的控制.     

用于智能锁的超低功耗系统的设计与应用

为解决现今指纹锁的高性能和低功耗之间的矛盾,提出了一种基于双核架构的嵌入式系统,采用TI公司AM437x高性能处理器移植识别算法;具有超低功耗的AVR单片机MEGA8微控制器作为主控芯片,以控制非接触启动、红外灯、电机驱动等外围设备,保证系统具有较低的待机功耗.通过设置主控芯片的超低功耗睡眠模式,使得系统大部分时间处于低功耗状态,利用非接触式启动模块控制高耗能识别模块仅在需要的时候上电启动,从而大大降低系统的功耗.综合测试表明,系统休眠时MCU静态工作电流低至1.51μA,唤醒时电流优化至3.3mA,8节干电池使用寿命为638d.相比现有设计方法,兼具更低的功耗和更高的性能.     

基于DFL的地面运动基座轨迹跟踪控制

为解决地面运动基座的轨迹跟踪控制问题, 基于其动力学模型, 利用动态反馈线性化技术实现了系统的完全状态反馈线性化。根据线性系统理论设计轨迹跟踪控制器, 并采取时变控制器增益的方法在满足控制力矩饱和约束的同时取得了良好的跟踪效果。Matlab 仿真结果显示, 采用该方法设计的轨迹跟踪控制器可使系统跟踪期望轨迹, 采取时变控制器增益的方法可使系统在跟踪过程中既满足了控制力矩饱和约束, 取得了良好的跟踪性能。与其他设计方法相比, 该方法能很好地将控制力矩饱和的情况考虑在内, 控制器设计简单且具有良好的稳定性。     

车载磁悬浮飞轮状态空间分析及H∞控制研究

为了提高磁悬浮飞轮电池控制系统在电动汽车上应用时的鲁棒稳定性,并改善电动汽车原动力电池放电性能,对电动汽车车载磁悬浮飞轮电池进行状态空间分析,求解出车载磁悬浮飞轮电池的状态空间方程,并提出一种基于该状态空间方程的车载磁悬浮飞轮电池用H∞控制方法.仿真分析和试验结果表明该H∞控制方法具有很强的鲁棒稳定性和良好的抗干扰、抗摄动能力,有助于车载磁悬浮飞轮转子高速稳定转动,降低电动汽车基础振动对飞轮电池影响.所研究的磁悬浮飞轮电池储能系统可辅助电动汽车原动力蓄电池工作,并可改善原动力电池的放电特性,延长该动力电池的使用寿命.     

一种基于电磁驱动的非圆异形孔加工方法

为了对镗杆施加径向可控随动作用力,在镗床主轴与镗杆之间设置一个柔性铰链变形机构(转子),而在其外围设置一个多磁极加力机构(定子),两者形成一个回转式电磁微位移驱动机构.定子与转子之间的作用力取决于定子线圈中的控制电流,改变控制电流可以改变转子与定子之间的作用力,实现转子相对于定子的径向微位移.通过对电磁驱动力的数值建模,提出了实现电磁驱动机构同步驱动的控制方法;通过对电磁驱动力线性化误差进行分析,给出了电磁驱动器关键参数的设计方法.在正常工作范围内,电磁驱动器微位移与控制电流之间具有较好的线性关系.模拟试验表明,通过改变控制电流的大小,转子(镗杆)中心的回转半径随之变化,从而带动镗杆在径向上做精密微位移.     

机电式飞轮车辆能量管理策略

为了有效提高车辆的动力性和经济性,针对电动车辆大功率加速工作电池负荷大,制动能量回收效率低的问题,本文提出了加装机电式飞轮系统的车辆。通过研究机电式飞轮系统在制动能量回收时功率分流和驱动汽车时扭矩耦合的工作原理,使用针对该系统工作特点的模糊控制策略,根据机电式飞轮系统高效率的优点,制定了使该系统回收、释放能量的逻辑策略;结合CRUISE搭建整车模型,MATLAB-Simulink设计整车模糊控制策略,并将CRUISE与MATLAB-Simulink通过Interface建立联合仿真平台进行仿真分析。结果表明,首先,搭载机电式飞轮系统的车辆精确地完成驾驶员的驾驶要求;其次,飞轮及控制电机的工作状态符合其工作原理;最后,搭载了机电式飞轮系统的四驱车辆相比较普通的四驱车辆,其NEDC工况电能消耗量下降了10.26%。     

永磁球形步进电动机及自适应控制方式

针对永磁球形步进电动机,运用卡尔丹角旋转建立了转子固连坐标系下电动机转子动力学模型.结合对步进式结构球形电动机进行电流控制的思想,设计了基于输入-输出稳定性理论的控制方案.然后,对电动机负载影响转子各轴向转动惯量的情况设计了一种新的自适应控制方案,使得转子在负载状况下仍然可以作连续轨迹(CP)运动.最后,结合已得的转矩模型,利用广义逆计算16个定子线圈的通电电流,完成了控制方案的实现.     

动量源方法在研究旋转机翼悬停气动特性中的应用

对动量源方法进行了改进,应用于研究旋转机翼悬停气动特性;采用翼型升力、阻力系数数据库(Airfoil Coefficient Table)提高叶素力计算的准确度;引入普朗特桨尖损失函数(Prandtl's Tip-Loss Function)计入桨尖损失;依次对传统旋翼和旋转机翼进行了计算,计算结果与实验结果吻合较好.     

基于EKF的感应电机无速度传感器矢量控制系统

给出了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的感应电机无传感器矢量控制系统转速和负载转矩同时估算的方法.在矢量控制的基础上,将电机的运动方程作为一个状态方程,把电机负载转矩看作系统的扩展状态量,根据定子侧测量的电压、电流值,由EKF估算出电机转子磁链、转速及负载转矩.在此基础上,采用负载转矩前馈控制型转速控制器,提高系统抵御负载扰动的能力.仿真结果表明,无速度传感器矢量控制系统具有良好的动态控制性能,所提出的EKF估计器能够准确地估计转子磁链、转速及负载转矩.     

采用瞬态传递矩阵法分析复杂转子系统碰摩故障

采用Raccati传递矩阵和Newmark β法相结合的瞬态传递矩阵法分析碰摩故障转子系统的瞬态和稳态响应,用多次迭代的方法确定瞬时碰摩力的精确值·该方法能够分析多盘、多跨转子系统等复杂的非线性转子系统的碰摩故障,并且可以同时考虑陀螺力矩、非线性油膜力等多种因素的影响·最后利用本方法分析了一个含有非线性碰摩刚度的局部碰摩故障双跨转子系统的运动,发现了其中的拟周期、混沌等丰富的非线性现象,验证了本方法的可行性·     

比例谐振双馈风力发电双PWM变换器的研究

双PWM变换器是双馈风力发电系统的控制核心,传统的控制方式多是结合PI控制器的。在电网不平衡的情况下PI控制方法很难保证控制需求。本文采用了PR（比例谐振）控制方法,该控制器可以在保证系统无静差输出和转子侧有功功率和无功功率解耦控制的同时,省去耦合项和前馈补偿项,减少坐标变换的次数,还可以有效的减小电网频率偏移对逆变器输出电感电流的影响,从而提高了控制算法的精度和电网的电能质量。通过仿真试验结果分析验证了系统的可行性与正确性。     

车载飞轮电池转子动力学建模与分析

针对车载飞轮电池安装基础运动的特点，本文利用子结构分析的方法，建立了飞轮电池的转子-安装基础动力学模型，提出了安装基础动力学与转子动力学模型的融合方法，并分析了飞轮转子在路面输入引起基础振动变化情况下的动力学特性，从而为车载飞轮电池转子动力学设计提供了理论和计算基础。     

有源静电轴承起支过程的非线性控制

静电球轴承起支过程中,双边支承下的非线性与轴间耦合较强,必须配置支承垫才能实现任意姿态起支。为了解决静电球轴承无支承垫时的任意姿态起支问题,研究了基于无预载电压偏置的单边支承控制方法。根据非线性的静电力模型,应用反馈线性化方法构造出非线性控制器,使得系统在大范围内精确线性化,然后应用线性系统理论进行设计。实验结果表明,结合单边支承方案与非线性控制方法能够实现静电轴承在任意姿态下的平稳起支,无需配置支承垫,大大简化了对支承电极的工艺要求。