基于FPGA的交流伺服系统电流环带宽扩展

在电流环的数学模型基础上,分析了电流环带宽与电流环路延时的关系,比较了几种典型电流环时序下产生的延时,对电流采样和PWM占空比更新时序进行了改进,并在FPGA中得到了具体的验证和实现.实验结果表明:这种改进的电流环时序克服了原有电流环时序的问题,能在不改变功率器件开关频率和不损失输出电压能力的基础上减小电流环路延时,从而提高电流环带宽,改善电流环和速度环的控制性能.     

磁共振成像系统中梯度放大器前级电源的非线性控制

为了实现磁共振成像系统中梯度放大器前级电源对负载电流阶跃的高速响应,提出了一种单电压环非线性PID控制器,该控制器的控制参数是基于误差变化的指数函数。为了进一步提高性能,在此非线性PID控制器的基础上,增加了一个电流内环比例控制器。在一台120V/30A的前级电源样机上进行了实验验证,将这2种控制策略对负载电流阶跃时输出电压动态响应结果与系统的动态物理极限进行了对比。实验结果表明:所设计的电压电流双闭环非线性控制器比单电压环非线性PID控制器有更好的动态响应性能,更接近系统的动态物理极限。     

基于新型谐振控制器的辅助逆变器控制器设计方法

提出一种基于新型谐振控制器的辅助逆变器控制器设计方法.系统阐述了电流环和电压环的建模及设计方法.电流环有效抑制了数字延时的影响,提高了系统动态响应.基于新型谐振控制器的电压环,有效减小了基波和谐波处的逆变器内阻,达到了抑制不平衡负载和非线性负载的目的.最后搭建了基于S-Function的虚拟DSP系统仿真模型,并通过实验验证了这种控制方法的优越性.     

单相光伏并网逆变器滞环电流跟踪控制的研究

研究了3 kW.单相光伏发电并网系统的逆变器滞环电流跟踪控制的控制方法.根据滞环电流跟踪控制的原理,利用MATLAB/SMUUNK,建立光伏发电并网系统的控制模型.通过调整系统参数对并网系统进行仿真,得到并网电流和电网电压波形,使得输出功率因数近似为1,并对波形总谐波畸变率进行了分析,使其满足设计要求.最后,对单相光伏并网逆变器的滞环电流跟踪控制系统进行相关实验测试,所测得的实验数据与仿真结果基本符合.     

永磁同步电机的高带宽鲁棒容错电流预测控制

为提高永磁同步电机交流伺服系统的电流环带宽和动态响应性能,提出了一种基于预测评价函数与滑模观测器的两步电流预测控制方法。首先设计了以获得最优电压矢量为控制目标的预测评价函数,解决了现有两步电流预测控制中系统噪声引起较大电流波动的问题;然后基于包含参数摄动项的定子电压方程和新型开关函数设计了一种滑模观测器,当观测器选取合适的增益矩阵时所观测的等效电流误差收敛于因电气参数失配导致的电流预测误差,并可根据等效电流误差进行相应电压的补偿修正。在电机控制性能测试平台上对所提出的方法进行了幅值为3A的q相电流阶跃响应实验,电流环带宽测试实验以及控制器鲁棒性实验,结果表明:该方法不仅能够有效提高伺服系统电流环的带宽水平和动态响应性能,还具有较高的鲁棒性。     

用FCGA优化的四辊冷轧机恒张力模糊控制系统的设计

为了保证冷轧机轧制中带钢恒张力这一特点，设计了四辊冷轧机恒张力模糊控制系统。该系统含有电压、电流和速度三个内环，最外环为张力环；电压环和电流环采用一维模糊控制器控制，速度环和张力环采用二维模糊控制器控制。为了加强模糊控制的自适应性，采用了一种模糊控制的遗传算法将外张力模糊控制器的隶属参数进行优化。理论分析和仿真结果都表明该系统对带钢恒张力控制具有很强的鲁棒性和实时性，即使在变工况下（大范围变负荷下）也保持了良好的控制性能。     

三相PWM整流器系统模型重构

以PWM整流器双环控制系统中电流环设计为基础,分析并推导了一种输入无电压幅值和相位检测的系统模型重构方案.该方案在不改变系统主电路拓扑结构和影响系统动静态性能的情况下,减少了交流侧电压传感器.以电流环调节器为基础,通过估算得到了输入交流电压的幅值和同步相位.在Saber仿真平台上进行了仿真实验,得到了不同实验条件下的仿真波形,结果验证了这种设计方法的正确性和可行性.     

基于Σ-Δ采样的高性能PDF电流控制策略研究

针对永磁同步电机(PMSM)电流环控制精度低、动态性能差等问题,采用伪微分反馈(PDF)控制器并结合Σ-Δ采样法进行控制策略设计.为最大程度提升系统的动态性能,基于伪微分反馈控制环路模型对电流环带宽限制因素进行分析,提出了一种改进PDF电流控制策略.该策略考虑PDF算法结构特性及Sinc3滤波解调特点,通过设计抽取率不同的双反馈回路并结合即时采样即时更新策略,最大程度降低环路延迟对系统动态性能的影响.在相同的永磁同步电机模型参数下,仿真对比不同控制策略下电流环响应性能,并基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)伺服平台进行验证.仿真及实验结果表明:提出的改进PDF控制策略能在不改变开关频率前提下拓展电流环带宽3倍以上,且具有较好的抗谐波扰动能力,大幅提升交流伺服系统控制性能,满足高性能应用场合需求.     

一种超低功耗的低压差线性稳压器环路补偿方法

针对低压差线性稳压器(LDO)电路设计中为改善环路补偿的稳定性增加电流缓冲电路而带来额外功耗的问题,提出一种嵌入式LDO环路补偿方法。该方法在原LDO的误差放大器模块中,嵌入一个由晶体管和电容组成的电流缓冲电路,该结构与误差放大器的共源共栅输出级共用晶体管,由于整体电路中不增加新元器件,因此消除了引入缓冲电路所带来的额外功耗。仿真实验验证了加入电流缓冲电路后系统环路稳定性能得到了改善。采用联华电子公司0.5μm 5 V的CMOS工艺线在LDO中进行了投片验证,实测芯片静态功耗电流仅为50μA,当输入电压从3V跳变到5V时,输出电压的上冲与下冲都小于15mV,负载电阻从18kΩ跳变到9Ω时,输出电压的最大变化小于20mV。投片测试结果表明,该补偿方法可在提高系统环路稳定性的同时消除额外功耗。     

基于滑模变结构控制的异步电机调速系统研究

为提高异步电机调速系统抗干扰能力,改善其动态特性,以异步电机矢量控制系统为基础,针对电流环和转速环分别设计了电流滑模控制器和转速滑模控制器,并利用指数趋近律来削弱抖振,详细阐述了控制器设计步骤。利用MATLAB／SIMULINK对滑模控制系统进行仿真,并与PI控制系统进行对比分析。最后利用dSPACE实时仿真系统对异步电机滑模变结构控制系统进行实验验证。结果表明,所设计的异步电机滑模变结构控制系统动态特性更好,抗干扰能力更强。     

开关磁阻电动机模糊PID控制器的设计

针对开关磁阻电动机调速系统采用模糊PID算法 ,设计其速度环调节器及电流环调节器 ,着重研究介绍转速环PI调节器比例常数kp 和积分常数ki、修正算法以及电流环PID调节器调节方法 ,给出了PID参数在线调整的实现过程 ,并对 3kW 6 /4极的开关磁阻电动机进行了仿真实验 ,给出了实验结果 ,表明该控制方法具有很好的动、静态品质     

用于未记录CD-R光盘的二级高精度主轴恒线速控制方法

为了解决CD-R盘片测试仪中,对未记录CD-R盘的高精度主轴恒线速控制问题,提出了一种基于数字P ID(比例积分微分)和锁相环的二级高精度主轴恒线速控制方法。该方法用从CD-R盘上读取的摆动时钟信号作为控制反馈量,结合了数字P ID的快速性和锁相环的高精度,使用数字P ID控制光盘主轴电机快速接近一倍恒线速,之后切入锁相环实现高精度恒线速控制。对二级高精度主轴恒线速控制方法进行了研究,合理选择了控制参数。仿真和实验结果表明,系统调整时间优于0.2 s,控制精度优于0.03%,完全可以满足CD-R盘片测试仪的需要。     

基于MSP430F149的BLDCM控制器设计

目的用MPS430F149设计一款通用性、控制性较好的BLDCM控制器。方法根据BLDCM的工作原理和430单片机的良好性能进行了详细设计。结果实现了对BLDCM的转速、电流双闭环控制,通过实验测试了控制器性能。结论该款基于低功耗MCU的控制器性能良好,结构紧凑,性价比高,具有一定实用价值。     

基于FNNC的转速闭环变频调速系统研究

针对交流电动机这种复杂的被控对象,传统的PID控制器难以获得理想的控制效果。提出一种采用结构简单的BP网络构建的模糊神经网络控制器(FNNC),并将该控制器在VC 软件平台上编制成相应的控制算法,组成了由工控机为控制器的转速闭环变频调速系统。通过实际系统运行实验表明,笔者提出的基于FNNC的转速闭环变频调速系统,具有良好的动态性能和较强的抗干扰能力。     

基于音圈电机精密定位平台的控制系统设计与仿真

针对一类音圈电机直接驱动的二自由度高速精密定位平台，为了在高速高加速情况下，获得良好的动态特性，对其动力学控制方法进行研究．构建了基于音圈电机的x向定位平台的机电耦合动力学模型，并基于此对平台的控制器进行设计，最终得到一种鲁棒性强、易于实现的控制器．该控制器由内环的电流控制器和外环的位置控制器、前置滤波器、前馈控制器、重复控制器和扰动观测器组成．理论分析和仿真实验证明，该控制器能较好地改善此类平台的动态特性，具有调节时间短、无超调和动态响应准确快速等优点，并能够有效提高系统的抗干扰和高频扳动能力．所得结论对此娄平台控制器的设计且有一定指单意义．     

模糊时滞系统的状态反馈控制器设计与稳定性分析

在保证闭环系统稳定的基础上,为进一步改进系统的动态性能,将模糊T-S模型方法应用到非线性连续时滞系统的控制器设计中,提出了一种带调节因子的状态反馈控制器的设计方法.首先给出变时滞非线性系统的模糊T-S模型,然后设计出基于观测器的状态反馈控制器,并利用Lyapunov-Razum ikhin稳定性理论给出模糊闭环系统一致渐近稳定的充分条件,最后通过求解一系列线性矩阵不等式得到状态反馈增益矩阵和观测增益矩阵.通过对卡车倒车控制的实验仿真,表明当调节因子选取适当时,闭环系统的超调量和震荡次数都有明显减少,选取不当时,超调量和震荡次数都有所增加.因此,通过改变调节因子的值,可以对闭环系统的动态性能进行适当调节.此外,通过引入特殊矩阵,使得判据中含有较少的约束不等式,从而减弱了结论的保守性.     

基于CAN总线伺服控制系统的设计及控制方法

为了深入研究闭环网络控制系统中延时对控制性能的影响和延时补偿方法,将控制器局域网(CAN)总线应用到伺服控制系统中,组成具有总线式网络拓扑结构的分布式控制系统,研究了该运动控制系统实验平台的总体组成和实现.针对该网络控制系统存在的实际问题设计了控制器,有效地提高了系统性能,实验结果验证了其有效性.     

自整定内模PID控制在非圆销孔加工中的应用

将工业过程控制方法用于微位移压电陶瓷驱动器控制,提出了一种自整定内模PID控制方法.该方法结合内模控制、PID控制和前馈控制,针对非圆销孔加工的特点,采用双环的控制结构,内环主要对控制对象进行等效,提高其动态性能;外环通过时间乘绝对误差的积分(ITAE)优化内模PID的整定参数.鲁棒性分析、仿真及实验表明,系统具有很强鲁棒性,能快速响应,在工作频率低于20 Hz时具有较好跟踪性能,达到了快速跟踪和减少滞环的目的.     

基于Matlab的无刷直流电机自适应控制系统的研究

在分析无刷直流电机(BLDCM)的数学模型的基础上,建立了控制系统的Simulink仿真模型,提出了无刷直流电机调速系统单神经元自适应控制方法.该方法在调速系统中,电流环采用滞环电流控制,转速环采用单神经元自适应控制器控制,实现了双闭环自适应控制的调速系统.仿真结果表明:这种新型的控制方法响应快、无超调、鲁棒性强,较传统PID控制具有更好的动、静态特性.     

基于Veristand的硬件在环测试系统设计

目前汽车测试的应用越来越广泛,电子控制的系统设计也更加复杂,导致汽车电控单元的开发周期持续增长。硬件在环技术用于控制器开发的V模式中,能够有效缩短开发周期,提出一种基于Veristand的硬件在环测试系统。首先对电子控制单元(ECU)硬件在环技术的基本原理进行阐述;然后具体描述硬件在环的Veristand系统流程和模型构建的方法;最后开展关于ECU硬件在环的发动机台架测试,证明了所提方案的可行性。