基于直接转矩控制的风轮模拟仿真研究

基于直接转矩控制理论分析和永磁同步电机直接转矩控制结构原理,借助MatLab/SimuLink工具,对永磁同步电机直接转矩控制系统各环节进行了仿真建模;基于直接转矩控制快速动态响应的特点,成功应用该控制系统进行风轮模拟仿真实验,获得了理想的风力特性输出曲线,验证了理论的正确性。     

基于ANSYS的工业机器人PMSM转矩波动抑制技术

针对当前PMSM控制技术在抑制PMSM转矩波动的过程中,容易受到磁链波动的影响,导致输出绕组电流范围较小,PMSM转矩波动抑制效果差的问题,提出了基于ANSYS的工业机器人PMSM转矩波动抑制技术;通过分析工业机器人机械臂模态结构和静力模型,设计封闭曲柄差动轮系的摆线针轮减速器的传动装置,利用腕部驱动结构,实现工业机器人转动和直线升降运动;分析PMSM转矩波动惯量及力矩,根据PMSM工作流程,为PMSM提供稳定的交流电流;通过构建PMSM数学模型,运用ANSYS有限元分析软件中宏命令,确定磁链矢量方向及定子同步旋转坐标系,对PMSM电机电磁转矩、磁链和转动力矩进行计算,结合转矩方程抑制波动,通过引入负载角改善电机运行性能,实现PMSM转矩波动抑制;实验结果表明,基于ANSYS的工业机器人PMSM转矩波动抑制技术抑制后最高输出绕组电流为24 A,最低为-22 A,与理想输出结果一致,能够有效增大输出绕组电流范围,具有较好的PMSM转矩波动抑制效果.     

轮毂式永磁同步电机输出转矩融合估算方法

轮毂电机输出转矩是分布式驱动车辆姿态的关键控制量,实时获取其准确值具有重要意义.针对现有电机转矩估算方法存在建模困难、观测系统复杂等问题,提出一种轮毂电机输出转矩融合估算方法.首先,基于转速、电流建立了轮毂电机输出转矩的稳态前馈神经网络模型,利用测试数据对其进行了训练,结果表明该模型具有较好的稳态转矩估算精度.为了更准确的估算其非稳态输出转矩,提出了一种轮毂电机转动惯量的拖动加速度控制测试方法,融合神经网络模型和转动惯性矩模型构建了轮毂电机输出转矩融合估算模型,利用两种非稳态工况的实验数据,对轮毂电机输出转矩融合估算模型进行了对比验证,结果表明上述模型具有预测精度高和响应速度快等优点.     

异步电机直接转矩控制快速正反转控制策略

针对传统的异步电机正反转方法过渡时间长、定子电流畸变严重和转矩脉动大等缺点,研究异步电机直接转矩控制系统正反转过程,提出一种实现快速正反转控制策略.该策略通过控制定子磁链和转子磁链的位置关系,在异步电机制动阶段,控制定于磁链滞后转子磁链旋转,动态保持磁通角恒定,使电机产生最大允许制动转矩,转速迅速下降;在反向启动阶段,控制定子磁链超前转子磁链反向旋转,动态保持磁通角恒定,使电机输出反向最大允许启动转矩,转速迅速上升,从而实现电机快速正反转过程.在整个反转过渡过程中限制定子电流不超过设定值,在不同的控制阶段施加合适的六边形工作电压空间矢量,易于实现.通过仿真验证了该控制策略可实现异步电机直接转矩控制系统的快速正反转过程.     

基于改进离散占空比控制技术的异步电机直接转矩控制方案

传统直接转矩控制的主要缺点之一是产生的转矩脉动较大.采用离散占空比控制技术的直接转矩控制能够在减小输出转矩脉动的同时保持算法简单的特性.提出了离散占空比控制技术的改进方案.分析了零电压矢量在不同转速范围内对转矩的减小作用,并设计了新的选择表.对所提出的基于改进离散占空比控制技术的直接转矩控制系统进行了仿真实验.从仿真结果可以看出,改进的离散占空比控制技术能够进一步减小系统输出转矩的脉动.     

一种新型磁电感应式转矩传感器的研制

旋转机械设备转矩的准确测量对实现设备的状态监测和故障诊断有重要的作用,为此,设计了一种基于电磁感应原理的新结构转矩传感器。方法是将负载转矩产生的扭角信号转化成传感器励磁绕组和输出绕组的角位移,励磁绕组建立脉振磁通,经过电磁耦合输出绕组会产生与该角位移成正比的感生电动势。推导了传感器的输出特性,构建了传感器的数学模型,包括传递函数和状态空间描述。分析了传感器工作时的能控性和能观性,根据李雅普诺夫稳定判据,证明了传感器工作时的渐进稳定性。最后对传感器进行了标定,实验结果是传感器的灵敏度约为2.8 mV/(N·m),最大重复性误差约为1.24%,最大非线性误差约为0.78%,最大迟滞误差约为0.79%。     

基于自抗扰迭代学习控制的开关磁阻电机转矩脉动抑制

针对开关磁阻电机双凸极结构和磁路饱和非线性导致开关磁阻电机转矩脉动大的问题, 本文基于一种新 型的数据驱动控制方法——自抗扰迭代学习控制, 将开关磁阻电机看成是空间重复运动对象, 设计空间迭代域补偿 机制用于抑制电机非线性特性所带来的换相转矩脉动. 提出了基于空间域扩张状态扰动补偿机制的转矩分配控制 策略, 在无法精确获取电机非线性模型的情形下, 设计了非线性转矩补偿器和电流控制器对各相电流进行精确补偿 和精确跟踪控制. 仿真研究表明, 基于自抗扰迭代学习的控制策略能显著快速地抑制开关磁阻电机的转矩脉动, 可 望在开关磁阻电机的实际应用中发挥作用.     

异步电动机转矩-转速特性测试研究

本试验采用电机转子转动惯性作为启动负载的方法,测得电机在出厂试验中转矩转速特性。实验中,在轴端安装旋转编码器,因主轴旋转使得编码器输出脉冲信号并送至STM32F407单片机输入捕获端口。经过单片机定时器捕捉处理,获得给定时间内脉冲数目并通过串口送至上位机,利用MATLAB数据整理,绘制转速时间曲线和转矩转速曲线。根据转速时间曲线,在电机空载自由减速阶段,求得转动惯量,空载启动阶段求得电机角加速度,利用加速转矩为转动惯量与角加速度之积,获得电机转矩。     

数字式转矩转速传感器及其在旋转动力装置测试中的应用

本文介绍了JN338数字式转矩转速传感器,该传感器使用了两组带间隙特殊环形旋转变压器,实现了能源及信号的非接触传递,其信号输出为数字量,便于和微机接口。文中对传感器的工作原理及特性予以了详细介绍,并给出了在旋转动力装置机械参数测试中的一个典型应用示例。     

SPWM型逆变器驱动感应电机电压谐波分析和脉动转矩仿真

文章在SPWM型逆变器驱动感应电机仿真的基础上,分析了输出电压谐波分布的特点和幅值的变化规律。并对变频器供电下感应电机输出转矩进行了研究,得出了转矩脉动频率和谐波之间的关系。结果表明基于SPWM供电会产生较大的转矩脉动,影响电机运行性能。     

基于车用电涡流缓速器温度场分析控制系统设计

随着车辆向大型化、高速化发展,车辆正常行驶制动能量增加,传统的摩擦制动器已经难以满足使用要求,很容易诱发一些故障;电涡流缓速器以其非接触无摩擦,响应时间短,无明显时间滞后,工作时噪声很小,能够提供车辆正常行驶85%的制动功率等优点成为新型的车辆辅助制动系统;采用ANSYS软件实现电涡流缓速器转子盘的二维温度场分析,对不同宽度的转筒式电涡流缓速器的温度分布进行数据采集,建立转筒式电涡流缓速器转筒的二维模型,采用虚拟边界法进行简化处理,然后根据系统不同的载荷和约束条件进行温度场控制系统建模;最后做了大量的仿真实验,模拟了依据不同的制动力矩,不同的磁路结构以及转子盘温升来分析对汽车制动性的影响。     

Intelligent control of braking process

Intelligent modeling, prediction and control of the braking process are not an easy task if using classical modeling techniques, regarding its complexity. In this paper, the new approach has been proposed for easy and effective monitoring, modeling, prediction, and control of the braking process i.e. the brake performance during a braking cycle. The context based control of the disc brake actuation pressure was used for improving the dynamic control of braking process versus influence of the previous and current values of the disc brake actuation pressure, the vehicle speed, and the brake interface temperature. For these purposes, two different dynamic neural models have been developed and integrated into the microcontroller. Microcontrollers are resource intensive and cost effective platforms that offer possibilities to associate with commonly used artificial intelligence techniques. The neural models, based on recurrent dynamic neural networks, are implemented in 8-bit CMOS microcontroller for control of the disc brake actuation pressure during a braking cycle. The first neural model was used for modeling and prediction of the braking process output (braking torque). Based on such acquired knowledge about the real brake operation, the inverse neural model has been developed which was able to predict the brake actuation pressure needed for achieving previously selected (desired) braking torque value in accordance with the previous and current influence of the pressure, speed, and the brake interface temperature. Both neural models have had inherent abilities for on-line learning and prediction during each braking cycle and an intelligent adaptation to the change of influences of pressure, speed, and temperature on the braking process.     

MG500采煤机液压系统制动装置的改造

某矿业公司第一套薄煤层MG500采煤机受机身矮、体积小的限制,无法安装油箱和油泵,液压系统只能使用采煤工作面的乳化液为动力液,但系统元器件无法适用于乳化液系统,导致采煤机经常出现制动装置抱闸、机组不能行走等故障。针对这一问题,文章提出了对该采煤机液压系统制动装置的改造方案,用液压支架上常见的元器件代替原来的进口器件,使之能适应乳化液系统。实际应用结果表明,改造后的采煤机运行稳定、可靠,事故率大幅度降低,维护便捷。     

考虑非线性因素的飞机防滑刹车系统控制

飞机的刹车过程存在较强的非线性,目前广泛应用的速度差加压力偏调式(PBM)控制律难以实现对飞机刹车的高性能控制.本文提出了一种考虑飞机刹车过程中非线性因素的滑模控制律.首先建立考虑轮胎跑道非线性和刹车盘摩擦系数非线性的的飞机防滑刹车系统非线性模型,然后设计了滑模观测器对飞机速度进行估计,并在此基础上设计了一种滑模变结构控制律,最后基于模糊理论对滑模控制律进行优化,从而抑制控制器的抖振.仿真结果表明,基于模糊指数趋近律的滑模变结构控制律控制效果优于传统“PD+PBM”控制律,抑制控制器输出抖振效果良好,能够很好的适应刹车过程中的复杂非线性因素,刹车效率高,控制方法合理有效.     

A fuzzy logic controller for an ABS braking system

Anti-blocking system (ABS) brake controllers pose unique challenges to the designer: a) For optimal performance, the controller must operate at an unstable equilibrium point, b) Depending on road conditions, the maximum braking torque may vary over a wide range, c) The tire slippage measurement signal, crucial for controller performance, is both highly uncertain and noisy, d) On rough roads, the tire slip ratio varies widely and rapidly due to tire bouncing, and e) The braking system contains transportation delays which limit the control system bandwidth. A digital controller design was chosen which combines a fuzzy logic element and a decision logic network. The controller identifies the current road condition and generates a command braking pressure signal, based on current and past readings of the slip ratio and brake pressure. The controller detects wheel blockage immediately and avoids excessive slipping. The ABS system performance is examined on a quarter vehicle model with nonlinear elastic suspension. The parallelity of the fuzzy logic evaluation process ensures rapid computation of the controller output signal, requiring less time and fewer computation steps than controllers with adaptive identification. The robustness of the braking system is investigated on rough roads and in the presence of large measurement noise. This paper describes design criteria, and the decision and rule structure of the control system. The simulation results present the system's performance on various road types and under rapidly changing road conditions     

Application of SEUMRE global optimization algorithm in automotive magnetorheological brake design

In this paper, the superior performance of a novel space exploration and unimodal region elimination global optimization algorithm, SEUMRE, is demonstrated through comparisons with other well known global optimization techniques, including genetic algorithm (GA), simulated annealing (SA), and a highly nonlinear design problem—the optimal design of automotive magnetorheological brake (MRB). Unlike the conventional brakes, an MRB employs the interaction between a magnetorheological fluid and an applied magnetic field to generate the retarding braking torque. The SEUMRE design optimization algorithm was used to maximize the braking torque and minimize the weight of the brake structure. The computation time and optimized design parameters illustrated SEUMRE’s capability to converge to an accurate result faster than the conventional global optimization methods. However, SA provided significantly better optimization results than GA and SEUMRE in terms of the cost function.     

无模型自适应控制在飞机防滑刹车中的应用

针对飞机防滑刹车系统的复杂性和非线性,在分析滑移率控制式飞机防滑刹车系统的工作原理基础上,提出了一种基于无模型自适应控制的飞机防滑刹车控制算法;该算法无需精确的动力学模型,直接利用输入输出信息实现飞机防滑刹车的最佳滑移率控制;仿真结果表明:采用无模自适应防滑刹车控制算法,在5s之内就能获得稳定的滑移率,为提高飞机刹车的效率提供了一条新的思路。     

Implementable strategy research of brake energy recovery based on dynamic programming algorithm for a parallel hydraulic hybrid bus

The purpose of this paper is to develop an implementable strategy of brake energy recovery for a parallel hydraulic hybrid bus. Based on brake process analysis, a dynamic programming algorithm of brake energy recovery is established. And then an implementable strategy of brake energy recovery is proposed by the constraint variable trajectories analysis of the dynamic programming algorithm in the typical urban bus cycle. The simulation results indicate the brake energy recovery efficiency of the accumulator can reach 60% in the dynamic programming algorithm. And the hydraulic hybrid system can output braking torque as much as possible.Moreover, the accumulator has almost equal efficiency of brake energy recovery between the implementable strategy and the dynamic programming algorithm. Therefore, the implementable strategy is very effective in improving the efficiency of brake energy recovery.The road tests show the fuel economy of the hydraulic hybrid bus improves by 22.6% compared with the conventional bus.     

基于模糊控制的汽车防抱制动系统仿真

汽车防抱制动系统(ABS)通过在制动过程中自动控制车轮的制动力矩从而防止了车轮抱死。这对于提高汽车制动时的方向稳定性和转向操纵性，改善汽车的制动效能，保证驾驶员和乘客的安全是十分重要的。文中通过对某轻型客车的防抱制动过程进行动力学分析，建立了该轻型客车ABS模糊控制系统的数学模型，并且在Matlab／simullnk仿真软件下进行了计算机仿真。仿真结果表明，模糊控制的防抱制动系统能取得较好的控制效果，具有一定的自适应能力。     

基于补偿神经网络的模糊飞机刹车控制系统研究

尽管飞机防滑刹车可以在保持可操纵性的同时优化刹车效率，但遇到不同路况时刹车性能却时常下降。为了在防滑的同时获得最大的刹车结合系数，该文提出了新的飞机防滑刹车控制律：基于补偿神经网络的模糊控制。控制器识别飞机和机轮的速度反馈，从而调整刹车力矩实现优化刹车。同时系统又可根据复杂的路况，通过补偿神经网络进行自优化。通过MATLAB、VC仿真得出滑移率跟踪曲线。结果表明刹车系统在适应不同路况时有很好的控制性能。