潜器全方位推进器主轴转速H~∞鲁棒控制

为有效对潜器全方位推进器主轴调速系统进行控制,基于永磁同步电机状态空间模型,针对全方位推进器主轴控制系统的参数摄动和负载转矩波动,设计了状态反馈鲁棒控制器.对潜器推进电机矢量控制的仿真结果表明,该方法能够有效抑制参数摄动和负载转矩波动对系统动态性能的影响,满足潜器推进的性能要求.     

模糊控制风机的直接转矩控制系统研究

风机的风量均以最大风量需求来设计,其传统风量调整方式采用机械方法或电磁转差离合器或液压耦合器调节.分析风机风量调节运行工况,提出将模糊直接转矩控制引入到风机的风量控制上,取代传统风机风量调节方式;在MATLAB/SIMULINK仿真软件环境下,构建风机电机模糊直接转矩控制的数学模型和系统仿真模型;通过分析系统仿真结果,说明该控制系统的正确性.本系统的研究,为减少调整功率过剩风机风量过程的能量无偿损耗,提供了有效的控制手段,具有工程实用价值.     

基于浮力驱动系统的低功耗升沉运动控制策略

针对地转海洋学实时阵列(ARGO)浮标的无动力升沉运动,提出了一种新型ARGO浮标混合浮力驱动技术(HBAT),介绍了其组成及工作原理;在分析ARGO浮标及HBAT特性的基础上,建立了ARGO浮标的数学模型.以降低下潜功耗、提升动态特性为目标,对多种浮力驱动控制器的动态特性及功耗进行了对比分析;同时,以上浮功耗最低为目标,对不同最大工作压差下的上浮运动中的功耗进行了分析.结果表明:在下潜运动中,模糊PID(比例-积分-微分)控制器在负载扰动下具有较好的动态特性与功耗特性,能够适应海洋复杂多变的环境,提升ARGO浮标工作性能;而在上浮运动过程中,当齿轮泵的最大工作压差为9.2 MPa时,浮力驱动系统的功耗最低,约为2.023 W·h.     

异步电机功率因数自动控制变频调速系统

推导出异步电动机的功率因数关系式，以这个关系式为依据，把异步电动机的功率因数作为控制对象，组成一新型带有功率因数自动控制变频调速系统，以保证电动机一直处于较高的功率因数下运行，减少无功能量的损耗，从而达到节能的目的。仿真及实验结果证明，当电机处于空载和轻载时，可取得一定的节能效果，但在满载时节能效果不明显。     

从电磁转矩出发推导电机的主要尺寸基本关系式

以电磁转矩为出发点，引入有效电磁转矩的概念，提出了一个推导电机主要尺寸基本关系式的新思路．该思路克服了系统做法的缺点，易为电机设计的学习尤其是初学所理解．     

异步电动机直接转矩控制的建模和仿真

对异步电动机直接转矩控制进行了建模与仿真研究.首先推导了异步电动机数学模型,简要阐述了异步电动机矢量控制的工作原理,重点阐述了其在MATLAB/Simulink中的建模过程.然后对仿真结果进行了比较分析,仿真结果表明异步电动机直接转矩控制在改变负载转矩和转矩滞环容差时,电机系统具有较好的动态特性.     

凸极式永磁同步电机电磁功率和电磁转矩

永磁电机是联系机械系统和电系统的一种旋转机械。而机械系统和电系统是通过磁场的作用联系在一起。也就是说磁场是机械系统和电系统两者转换的媒介;是电磁功率(电磁转矩)产生的根源。电机学中以双反应理论为基础,求出凸极同步电机的电磁转矩公式。但是它把三相绕组的自感、互感关系一并考虑在合成磁势之中,掩盖了电机各感应系数随时间周期变化的物理实质,这对进一步研究电机在过渡过程及其复杂运行下电磁转矩、能量关系等均有局限性。因此我们从磁场能量相绕组之间的耦合关系,推导出凸极同步电机电磁转矩公式,有助于我们理解同步电机内部的电磁过程。 永磁同步电机的转子磁场是永久磁铁产生的,该转子磁场对定子线圈和铁芯的影响是与电磁铁等效的,我们便可以用一个近似的等效方法计算转子为永久磁铁的电机,用磁场能量和绕组之间的耦合关系,推导出凸极式永磁同步电机电磁转矩公式。     

潜器应急上浮系统方案样机海试成功

“潜器应急上浮系统方案样机”是中船总军工部下达的“七五”预研课题,由我院管理工程系系统工程研究室承担研制。本装置主要在潜器失事或超过工作深度而又无法上浮时使用,启动本装置后能在5—8秒钟内提供额外浮力,使潜器上浮而达到自救。整个方案样机—潜器应急上浮系统共分燃气发生器及其附件;快速冷却装置;可折叠气袋;控制点火系统四个部分。该样机的研制工作主要分三个阶段进行。第一阶段是方案原理设计与试验阶段;第二阶段是方案样机设计、加工、试验阶段;第三阶段是海试阶段。     

基于动态模型的感应电机能量优化控制

感应电机运行在轻载或低速时 ,常规的控制策略会造成较大的能量损耗。而一些从静态模型出发的能量优化控制策略 ,如恒转差频率控制 ,会降低调速系统的动态性能和稳定性。该文从感应电机的动态模型出发 ,提出了一种借助转子磁链控制实现感应电机能量优化的控制策略。根据外环给定电磁转矩的不同 ,调整内环转子磁链的给定值 ,以达到能量优化的目的。在调速过程中 ,控制策略能够保证转子磁链紧跟给定值的变化 ,即转子磁链误差系统是渐近稳定的 ,从而使输出的电磁转矩紧跟给定值。因此 ,调速系统的动态性能与磁场定向控制相似 ,并且系统的稳定性也得到了较大的改善。文章最后还通过仿真实验说明了系统的调速过程具有较好的鲁棒性     

四轮轮毂电动汽车的紧急制动能效性转矩优化

提出了一种新的基于预测控制的转矩优化控制方法,以协调控制紧急制动工况下的四轮轮毂电动汽车复合制动(液压制动和再生制动)系统.其转矩优化控制器可快速地跟踪车辆在不同路面附着条件下的最佳滑移率稳定区域;同时,在控制目标函数中加入能量回收趋势优化项,用于能量回收目标的快速动态调整,通过调节优化目标函数权值的大小,实现制动安全的同时提高车辆的能量回收能力.在Carsim中建立了车辆模型并和Simulink运行环境进行了联合仿真,验证了提出的转矩优化方法的有效性.     

三次谐波抑制的五相永磁电机容错控制策略及仿真分析

针对列车风机用五相永磁同步电机(FPMSM)一相断路故障情况,基于五相电机特有的三维子空间,提出一种考虑三次谐波抑制的五相永磁电机容错控制策略。建立五相永磁同步电机数学模型,根据驱动拓扑结构分析空间电压矢量分布规律,利用五相电机三维空间中大矢量与中矢量对磁链作用效果相反的特点,构建虚拟电压矢量抑制相电流三次谐波;根据不同扇区中虚拟电压矢量对转矩及磁链的作用效果,建立故障前后电压矢量开关选择表对转矩和磁链进行调节,降低一相断路故障引起的转矩脉动,使五相电机发生故障后仍能稳定运行,提高风机驱动系统运行可靠性。在MATLAB/Simulink环境下搭建五相电机系统仿真模型,对不同负载情况进行仿真,仿真结果表明:五相永磁电机在一相断路故障前后输出转矩和转速基本不变,风机驱动系统仍能稳定运行,证明了容错控制策略的有效性。该方法可扩展到多相永磁电机容错控制。     

笼型无刷双馈电机稳态下转矩角的物理含义

针对笼型无刷双馈电机稳态运行时的转矩角(或称功角)的物理含义不清的问题,从分析笼型无刷双馈电机内部磁场的角度入手,推导笼型无刷双馈电机在稳态时电磁转矩的解析表达式,得到了转矩角的计算公式,在此基础上揭示转矩角的物理含义。通过有限元仿真,验证了理论推导的正确性。研究结果不仅有助于简化笼型无刷双馈电机稳态仿真过程,也为更深入地理解笼型无刷双馈电机稳态工作时的内部能量转换机理提供了一定的理论基础。     

无刷双馈电机直接转矩控制策略研究

将直接转矩控制策略应用于无刷双馈电机调速系统,在两相静止坐标系下完成对磁链和转矩的观测并推导出完整的开关状态表.根据直接转矩控制原理,设计了无刷双馈电机调速系统的结构并搭建了Matlab仿真模型.仿真结果表明系统具有良好的动、静态性能.     

并列式混合励磁复合电机的设计及其磁场调节特性

基于磁场调制原理与混合励磁同步电机的设计理念与技术,提出了一种新型并列式混合励磁复合电机。介绍了该电机的基本结构与工作原理,给出其定转子槽/极匹配原则。通过三维有限元法分析,得到了电机空载运行处于不同励磁电流下的电枢绕组磁链、空载反电势、电机输出转矩等特性,验证了电机并列运行时满足叠加定理的特点;给出了电机空载等效磁路模型,推导了电机的磁场调节比例公式,并计算得到了磁场调节范围。根据理论分析加工制作了一台样机,测试获取了电机处于不同励磁电流时额定转速下的空载反电势,进而分析了电机的磁场调节特性,仿真计算与实验结果均表明,通过调节励磁电流可以实现气隙磁通的双向变化,实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于损耗分析的高空电机效率模糊自适应优化控制

针对电池能量有限的高空驱动电机效率优化控制问题,提出一种结合电机损耗分析和模糊自适应算法的混合变步长在线搜索效率优化控制策略。在保证驱动电机控制系统动静态性能良好的前提下,首先对高空驱动电机的损耗进行分析,以确定直流电流的搜索范围,然后采用模糊自适应算法在线变步长搜索直流电流,为减小效率寻优过程中转速和转矩的波动,模糊量化时引入转速和转矩因素。动静态仿真实验结果表明:驱动电机控制系统动静态性能良好,效率优化搜索时间约为0.02 s,稳态效率提高8.4%。与直接搜索法相比,该控制策略寻优搜索时间短,转速、转矩波动小,鲁棒性好,实现高空驱动电机系统轻载稳态时高效率运行。     

极限温度下月球车轮驱动电机带障运行性能预测

月球车在月面极端恶劣环境下长时间运行,很难得到维护,预测故障发生后其车轮驱动电机的运行性能对月球车运动控制系统的可靠性研究有重要意义。建立了室温下电机的有限元仿真模型,通过修改材料属性,对月面极限温度下电机性能进行了预测;对正常运行时的模型施加故障条件,仿真了电机带障运行时的电流和电磁转矩波形,与正常运行时进行了比较和分析。仿真结果表明：电机发生故障后,车轮无法自主起动,但在某些故障条件下,电机仍然具备一定的转矩输出能力。实验结果证明室温时模型在额定转速附近具有较好的精度。研究结论为电机的性能预测和故障诊断以及月球车可靠性分析提供了参考。     

飞轮储能能量回馈控制方法

为抑制飞轮储能系统驱动电机--高转速无刷直流电机能量回馈时的转矩脉动,提高系统的稳定性,提出一种适合高转速飞轮储能单元回馈制动的控制方法.转矩脉动产生的一个重要原因是传统半桥调制方式电机换相时建流相电流不可控.通过调整换相时脉宽调制的开关表,使建流相电流得到控制.仿真和实验结果表明: 采用新脉宽调制开关表的能量回馈控制方法提高了无刷直流电机换相时的建流速率近1倍,减小电机的转矩脉动,验证了该控制方法的优越性和可靠性.     

一种抑制无刷直流电机转矩脉动的调制方法

针对无刷直流电机存在较严重的转矩脉动问题,提出在换相区采用三相绕组共同调制方法来减小换相转矩脉动;在导通区,采用滞环比较原理实现对电机转矩、磁链的跟踪控制,从而消除非换相转矩脉动。在电机转矩与输入能量之间建立联系,按照单周期控制思想,使系统能够准确控制输入能量,进而准确控制电机转矩。仿真和实验结果表明,相比于传统的控制方法,采用转矩脉动抑制方法,在换相区和导通区内的电流和电磁转矩波形都更平稳。并且当电机转速变化时,采用传统控制方法得到的电流和电磁转矩会产生波动;而采用脉动抑制方法时,电机转速变化对绕组电流的影响不大,电机能够相对稳定地输出电磁转矩,验证了文中理论分析的正确性和有效性。     

感应电动机模型参考自适应辨识及其应用

针对直接转矩控制的感应电动机调速系统由于电机参数变化引起的低速特性不稳定问题，推导了一种基于感应电动机直接转矩控制系统的定子磁链自适应辨识方法。根据磁链的辨识值计算出电磁转矩；并讨论了感应电动机部分参数变化时引起磁链变化导致的转速动态变化和自适应律调节器中参数的调节规律，最后给出了在MATLAB／SIMULINK环境下的仿真结果，证明所提出方案可以较好地解决直接转矩控制的调速系统在低速范围内的静差问题。     

永磁超环面电机模糊终端滑模的直接转矩控制

根据永磁超环面电机的结构特性和运行原理,推导了其结构参数和运动参数对电磁参数影响的表达式,建立了永磁超环面电机的数学模型并应用状态空间法进行了动态特性分析。针对该电机电磁转矩和输出转速的周期性波动,在转速环中通过模糊控制规则得到其结构参数与运动参数的增量以调节终端滑模控制器参数。为了提高永磁超环面电机的响应速度,应用直接转矩控制在转矩环和磁链环中设计了supertwisting滑模控制器,并结合空间矢量调制对永磁超环面电机进行控制。仿真实验表明:此控制策略有效地提高了永磁超环面电机的响应速度,减小了输出转速和电磁转矩的波动,得到了良好的控制效果。