交流伺服控制系统电机参数闭环辨识方法研究

通过分析永磁同步电机d-q坐标轴数学模型,提出一种交流伺服控制系统闭环辨识电机交直轴电感、定子电阻、转子磁链的方法,分析了非正弦磁通造成的电机模型误差、功率器件的开关死区和编码器的电机转子位置反馈延时等对参数辨识精度的影响,并给出了相应的补偿方法。实验结果表明,补偿后闭环辨识得到的电感随电流的变化曲线与有限元分析结果基本吻合,辨识出的电阻和磁链与实际测量和计算值偏差很小,证明了该文参数辨识及补偿方法的有效性。由于所辨识到的参数是控制电机运行时的等效参数,因此该文方法对控制器及电机的设计改进提供了依据。     

一种基于自适应输入-输出线性化的无刷直流电机参数辨识方法

对基于理想换相的永磁无刷直流电机, 在给出其单相等效模型的基础上, 运用基于自适应输入-输出线性化(AIOL) 方法, 设计了适用于无刷直流电机的参数辨识与控制的电流控制器, 来提高驱动控制系统对电机参数的自适应能力;此外, 对辨识方法进行相应的改进. 研究和仿真分析结果表明: AIOL方法不要求各状态量解耦, 参考模型中也不包含估计状态量, 因而自适应律的导出较简单, 并且使参数辨识与电机控制在一个框架内得到解决, 更适合电机的运行控制;基于AIOL方法的改进参数辨识算法消除了待辨识参数变化互相耦合、相互抵消的负面影响, 能够准确、稳定地估计电机参数, 且系统的响应性能较好, 易于工程实现.     

六相感应电机的非线性反推矢量控制

针对电机传统矢量控制运行时存在响应速度慢、抗扰性能差等问题,从六相电机的自身特点入手,提出一种新型的六相感应电机非线性反推矢量控制方法.首先,分析和建立了六相电机数学模型,并通过新虚拟电压平衡矢量来确定空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)方案以减小电机定子谐波电流;其次,应用反推原理设计了反推控制器取代传统的PI控制器,减少系统控制中调整参数数目,实现电机对给定信号的跟踪控制;最后,在MATLAB/Simulink中进行仿真验证.仿真结果表明:所提出的控制方法与传统的PI控制方法相比,能够改善定子电流波形,具有良好的动静态性能.     

无刷直流电机神经网络控制器设计

无刷直流电动机在高性能驱动应用中具有良好的调整性能、高电压、高转矩、高体积比以及无电刷的优点。为了辨识、控制运行在高性能驱动环境下的无刷直流电机，本文设计了一种多层神经网络控制器。这个神经网络既能适时辨识系统的动态性能，又能控制电机使速度和位置跟踪预先选择的轨迹，且跟踪精度较高。在控制中，系统参数漂移和外界干扰可在任意时刻得到补偿，神经网络实现了自适应控制功能，仿真结果表明这种神经网络是有效的。     

基于自抗扰控制器的感应电机变频调速系统

设计了由4个一阶自抗扰控制器构成的多环调速系统.该系统将电机模型中的交叉耦合项、易变参数以及负载统一归为未知"扰动",用自抗扰控制器的扩张状态观测器进行观测,并采用非线性状态误差反馈控制器补偿,实现控制系统的精确解耦和简单线性化.该控制方案不需要精确的电机参数,使得自抗扰控制器的设计能够独立于感应电机的精确数学模型.半物理仿真软件SaberDesigner中的器件级仿真实验表明,相对于经典PID控制器,自抗扰控制器对负载扰动和电机参数变化具有更好的鲁棒性和动态性能.     

基于Ziegler-Nichols方法PID控制器的球杆系统

通过建立球杆系统机械模型、角度模型和电机模型,得到这个球杆系统的数学模型,设计PID控制器,通过在线整定控制器参数,提高球杆系统的控制性能.仿真实验结果证明:PID控制效果良好,适应能力较强,具有算法简单、参数整定容易等优点.     

基于根轨迹控制的球杆系统

通过建立球杆系统机械模型、角度模型和电机模型,得到球杆系统的数学模型,设计根轨迹控制器,通过在线整定控制器参数,提高球杆系统的控制性能.仿真实验结果证明根轨迹控制效果良好,适应能力较强,具有算法简单、参数整定容易等优点.     

基于根轨迹控制的球杆系统

通过建立球杆系统机械模型、角度模型和电机模型,得到球杆系统的数学模型,设计根轨迹控制器,通过在线整定控制器参数,提高球杆系统的控制性能.仿真实验结果证明根轨迹控制效果良好,适应能力较强,具有算法简单、参数整定容易等优点.     

基于Ziegler-Nichols方法PID控制器的球杆系统

通过建立球杆系统机械模型、角度模型和电机模型,得到这个球杆系统的数学模型,设计PID控制器,通过在线整定控制器参数,提高球杆系统的控制性能.仿真实验结果证明：PID控制效果良好,适应能力较强,具有算法简单、参数整定容易等优点.     

精密永磁直线电机的自适应滑模控制

与一般的回转电机相比,永磁直线电机在需要实现直线运动的应用中有定位精度高、速度快等优点,但是,直线电机对扰动和系统参数变化很敏感,而且由于摩擦力和推力脉动使系统具有明显的非线性.针对这些问题,提出了一种自适应控制器的设计方案,并给出该设计的永磁直线电机的数学模型.该方案用一个滑动模态的控制输入补偿摩擦力和推力脉动.理论分析和仿真实验结果表明,自适应控制器获得的最大误差小于10 μm,其性能远远优于经典的PID控制器.     

基于Matlab的模糊PID调速系统的设计与仿真

针对异步电动机调速系统的非线性和结构参数易变等特点,将模糊控制和PID控制的简便性、灵活性结合起来,设计了模糊PID调速系统的双闭环模糊控制仿真模型,建立了基于Matlab Simulink的系统仿真模型,并对模型进行了多方面性能的仿真研究。仿真结果表明,该模糊控制系统仿真模型具有良好的给定适应性、鲁棒性;并且提高了非线性系统的动、静态特性,使系统获得了较好的性能。     

面向工业电机考虑参数自调节的优化模型预测控制

针对常规控制器在工业电机无参数或者参数失配时引起的控制性能下降等问题,不满足工业自动化发展需求,因此提出一种考虑现实工业情况的无参数模型预测控制。首先引入模型预测控制的思想,将离散异步电机数学模型作为模型预测控制的预测模型并在线估计更新其集总参数,从而无需任何电机参数即可实现模型预测控制。针对工业用电机复杂工况,进行优化使其能够快速且准确地辨识出集总参数。仿真结果表明,所提出的控制策略预测精度高,在工况与电机参数均为未知时变的情况下,无参数模型预测控制仍然能在不同情况下达到较为优良的控制性能,证明了该方法优良的鲁棒性和有效性。     

基于Matlab的模糊PID调速系统的设计与仿真

针对异步电动机调速系统的非线性和结构参数易变等特点,将模糊控制和PID控制的简便性、灵活性结合起来,设计了模糊PID调速系统的双闭环模糊控制仿真模型,建立了基于Matlab Simulink的系统仿真模型,并对模型进行了多方面性能的仿真研究。仿真结果表明,该模糊控制系统仿真模型具有良好的给定适应性、鲁棒性;并且提高了非线性系统的动、静态特性,使系统获得了较好的性能。     

基于模型的汽油机电子节气门控制器设计

摘要： 建立了电子节气门系统模型，并通过系统辨识方法得出模型参数.根据被控电子节气门的摩擦力和非线性回位弹簧模型，设计了前馈非线性补偿控制器.将经过前馈非线性补偿后的电子节气门系统简化成线性系统，并对该线性系统进行H无穷控制器的设计.对设计的H无穷控制器进行离散化，并加入比例控制环节来弥补控制器离散化导致的性能下降.经过试验验证，在前馈非线性补偿器、H无穷控制器和比例控制的作用下，被控电子节气门的性能达到了设计需求.     

馈能悬架的多模式智能控制策略

针对主动悬架耗能而限制其在电动汽车中的应用问题,采用永磁(PM)直线电机作为主动悬架系统的执行机构,建立了整车动力学模型,研究了车辆动力学性能与能量回收能力之间的关系。基于最优控制理论设计了主动悬架LQG控制器,采用层次分析法(AHP)和粒子群优化(PSO)方法优化了控制器设计参数,提高了车辆动力学性能和能量回收能力。为了实现模式切换,提出了一种新的多模式切换控制策略。在控制策略中引入舒适性因素,该因素可由驾驶员调节或根据车辆行驶状态进行选择,从而实现了不同模式下的策略切换。仿真结果表明,所提出的多模式切换控制策略显著优于传统主动悬架控制模式,从而全面提升了整车动力学性能和能量再生能力,为悬架馈能控制策略提供指导。     

一种强鲁棒性多内模控制器的设计与仿真

提出一种强鲁棒性的多内模控制器的设计方法，其可在线测试对象特性参数和模型快速跟踪对象。大量的仿真试验表明，它是一种适用于大滞后和参数时变的控制器，可同时满足随动与定值二自由度系统的控制要求，并增强系统的鲁棒性。     

永磁同步电动机数字化电流控制方法

提出了一种永磁同步电动机实时自适应电流控制方案，在预测电流控制的基础上增加参数辨识，以克服电动机参数不准确带来的影响．用比较计算模型和实际电动机输出之间差别的方法对电枢电感和磁通进行辨识，并给出了实验结果     

基于支持向量机的非线性逆控制及仿真研究

针对逆系统方法中非线性逆模型辨识困难的问题,研究了基于支持向量机(SVM)的逆模型辨识及控制,提出了一种SVM逆模型与PID结合的复合控制系统.由SVM辨识非线性系统的逆模型作为前馈控制器,形成直接逆控制.同时,由PID控制器构成反馈控制,克服直接逆控制鲁棒性不强的缺陷.仿真研究表明,SVM的逆模型辨识能力强,该复合控制系统具有比直接逆控制更优的控制性能和鲁棒性.     

低速磁浮列车悬浮系统动力学建模及非线性控制研究

以国家磁浮交通工程技术研究中心的低速磁浮列车为研究对象,探讨了外界扰动、非线性和时变性条件下悬浮控制系统的设计问题.首先建立悬浮系统非线性数学模型,并搭建悬浮系统仿真平台.然后设计线性PD（proportion differentiation）控制律,仿真表明其性能依赖参数的选取,对扰动敏感,鲁棒性弱.为提高悬浮控制器的鲁棒性,由可变边界层和指数趋近律出发,导出改进型的滑模控制律.用Lyapunov法证明其稳定性.仿真结果表明该控制律动态性能好,控制精度高,鲁棒性强,且能有效抑制系统颤振.最后通过整车试验证明所提出的改进型滑模控制律的有效性.     

基于无功功率模型的异步电机矢量控制系统转子时间常数辨识

针对异步电机矢量控制系统受电机参数变化影响大的问题,采用模型参考自适应系统(MRAS)在线辨识电机转子时间常数.为了增强辨识方法对定子电阻的鲁棒性,提高辨识精度,根据转子磁链模型构造无功功率模型建立MRAS,采用Popov超稳定性理论设计自适应规律,得到基于无功功率模型的转子时间常数辨识方法,抑制定子电阻变化对辨识精度的影响,将该转子时间常数辨识方法应用于异步电机矢量控制系统.仿真结果证明:MRAS有效地提高了矢量控制系统性能,转子磁链轨迹趋于圆形,电流谐波分量明显减少;转子磁链观测误差明显降低,其平均绝对误差相对值为2.87%;转矩脉动大大降低,其平均绝对误差相对值为2.09%.