单神经元PID控制器在高压断路器运动控制技术中的应用

高压断路器直线伺服电动机操动机构采用直线电动机驱动断路器操作杆,带动机构运动,实现分合闸操作,具有良好的快速响应能力及控制性能。本文建立了直线伺服电动机操动机构控制系统仿真模型,详细分析了单神经元PID控制算法以及数学模型,并建立了以输出误差二次方为性能指标的单神经元自适应PID控制器模型。分别用传统PID控制与单神经元PID控制,对高压断路器触头运动特性控制过程进行了仿真。结果表明,单神经元PID控制器能够较好地实现触头速度的跟踪控制,使其按给定运动特性曲线运动,实现运动特性控制。证明了在配有直线伺服电动机操动机构的高压断路器触头运动控制系统中,单神经元PID控制是一种较理想、有效的控制方法。     

基于模糊RBF神经网络PID算法的无刷直流电机控制

高压断路器永磁无刷直流电机操动机构采用直流电机驱动断路器连杆,推动动触头运动,完成分、合闸操作,具备良好的快速响应能力和控制性能.文章构建了无刷直流电机操动机构控制系统仿真模型,详细分析了模糊RBF神经网络PID控制算法以及数学模型.分别用传统PID与模糊RBF神经网络PID控制策略,对高压断路器动触头运动特性控制过程进行了仿真.仿真结果表明,模糊RBF神经网络PID控制器能够较好地实现动触头的速度跟踪控制,使其按照给定运动速度特性曲线动作,实现对断路器动触头的准确控制,证明了模糊RBF神经网络PID控制策略在配有无刷直流电机的操动机构运动控制系统中是一种行之有效的控制方法.     

配直线伺服电机操动机构真空断路器运动特性控制技术的研究

为提高真空断路器的开断和关合性能,提高真空断路器的可靠性,本文提出了一种新型高压断路器直线伺服电机操动机构,并结合永磁直线同步电机的 d-q 轴数学模型及推力特性,对新型操动机构的控制进行了分析.设计了基于DSP的动触头位置、速度闭环控制方案,选用了高精度光栅尺作为速度、位置传感器,满足了系统实时性和高精度的要求.最终实现了高压断路器分、合闸操作时对动触头运动控制、调节,使其能够按照预定理想曲线进行运动,从而有利于提高断路器开断、关合能力和改善断路器的机械电气寿命和运行可靠性.     

高压断路器直线伺服电机操动机构及其控制技术

提出一种新型高压断路器直线伺服电机操动机构,并结合永磁直线同步电机的d-q轴数学模型及推力特性,对新型操动机构的控制进行分析。设计了基于DSP的动触头位置、速度、电流的三闭环控制方案,选用高精度光栅尺作为速度、位置传感器,以满足系统实时性和高精度的要求,最终实现高压断路器分、合闸操作时对动触头运动控制、调节,使其能够按照预定理想曲线进行运动,从而有利于提高断路器开断、关合能力,改善断路器的机械电气寿命和运行可靠性。     

高压断路器电机操动机构模糊控制研究

根据高压断路器电机操动机构运动过程非线性特点,提出模糊PI控制方法,可随时更改控制参数来适应断路器不同运动状态.介绍了操动机构的动触头运动原理和系统控制原理;在Simulink环境下采用模糊PI控制方法,建立基于无刷直流电机系统的控制仿真模型,同时对模型进行分析.仿真结果表明,运用模糊PI控制方法,动触头速度与给定速度的误差较小,超调量较低,速度曲线响应迅速,实现对高压断路器动触头的准确控制,可运用到电机操动机构运动控制系统.     

断路器变位与工业监控系统联动的实现方案

电力电子控制的电动机操动机构的完全可控性和高可靠性,使得高压断路器相控开关技术的实用化成为可能。建立了基于永磁同步电动机操动机构的动态数学模型;分析了拐臂初始位置角的影响,指出其最优取值范围为40o~60o。针对分闸运动过程,采用常规比例–积分–微分(proportionalintegraldifferential,PID)和反推式控制方法进行了仿真分析,结果表明2种控制策略都能实现预定分闸速度特性的跟踪控制,使断路器工作在最佳状态,但控制器参数的选取会影响到跟踪控制精度。为解决该问题,采用基于最优二次型学习算法的单神经元PID速度控制器,取代定参数的传统PID控制器,结果表明,该控制策略能够达到完全跟踪的效果,提高了控制的有效性,是电动机操动机构的理想控制方法。     

高压断路器配液压操动机构分闸速度特性优化

<正>高压断路器的触头运动速度被视为最能表征断断路器工作能力的参数。通过对断路器触头运动的分析,论述了液压操动机构缓冲系统对断路器分闸速度特性的影响;通过对某高压断路器用液压操动机构的阶梯柱塞缓冲结构的分析研究,应用MSC.EASY5计算分析软件建立了机构缓冲压力仿真模拟模型,通过仿真模拟得出缓冲压力曲线,并通过对缓冲压力曲线的分析对液压操动机构缓冲系统进行了优化,得出优化结构参数,进而对某高压断路器配液压操动机构分闸速度特性     

新一代高压断路器直线伺服电动机操动机构

采用直线电动机直接驱动断路器进行分、合闸的直线伺服电动机操动机构,通过对高性能直线伺服电动机的控制,实现了高压断路器动触头运动过程的可控性,从而使机构的出力特性与负载反力特性能达到理想的配合.此种新型操动机构既满足了电器智能化的发展要求,同时也有利于提高断路器关合、开断能力,以及断路器的机械、电气寿命和可靠性.     

高压断路器新型电机操动机构的动态特性分析

研究了两种高压断路器新型电机操动机构,设计分析了两种电机操动机构及其运动特性.根据40.5 kV户内真空断路器的操作特性要求,研究了永磁直线直流电机和有限转角永磁无刷直流电机操动机构.对两种电机的结构和特性参数进行的初步的设计,同时利用有限元方法对两种电机的基本特性和起动过程进行了动态特性仿真,得到了电机运行时的电磁推力、电流、速度等曲线.通过有限元的仿真结果的分析,一方面调整了电机设计参数,最终得到符合操作特性要求的电机操动机构;另一方面表明两种电机操动机构在起动性能、运行方式及机构的复杂性、控制方面等方面特点,为高压断路器采用电机操动机构提供了可靠的依据.     

高压断路器新型电机操动机构的研究

本文研究了高压断路器新型电机操动机构,分析了两种不同运动方式的电机操动机构及其运动特性.基于40.5kV户内真空断路器采用电机操动机构,研究了永磁直线直流电机和有限转角永磁无刷直流电机,利用有限元方法对两种电机的基本特性和起动过程进行了动态特性仿真,得到了电机运行时的电磁推力、电流、速度等曲线并进行了分析,分析两种电机操动机构在起动性能、运行方式及机构的复杂性、控制方面等特点,这为高压断路器采用电机操动机构提供了可靠的依据.     

高压断路器电动机驱动操动机构的研究

为提高高压断路器的工作特性,研究了一种运用三相永磁同步电动机(PMSM)直接驱动断路器的新型操动机构。运用MATLAB/Simulink建立了控制系统的仿真模型,基于TMS320LF2407A硬件平台设计和实现了一个断路器的控制系统。仿真计算和试验测量表明,PMSM驱动的操动机构可根据预先设定的操作特性曲线实现对断路器的操作。研究说明用电动机来驱动高压断路器操动机构的方法可行,能满足高压断路器操作的要求。     

HVDC中单神经元自适应PID控制方法研究

介绍了将具有自学功能的单神经元模型与常规的比例、积分、微分(PID)控制方法相结合,设计的基于单神经元自适应PID控制器。其控制规律是在高压直流输电(HVDC)系统以整流侧定电流的PID为研究对象,将传感器测得的实际直流电流与参考值比较,再将两者误差信号反馈给PID控制器,产生延迟相角信号。依据误差信号的变化调节延迟相角,从而保持直流线路的恒定。所设计的控制器由实际直流电流与电路参考值之差输入到状态变换器获得的3个量作为神经元的输入,并基于Hebb学习规则、联想式学习策略推导出单神经元的权值调整规律和参数整定方法。采用Simulink典型6脉冲桥HVDC系统的整流侧定电流控制模型仿真,实例说明了神经元算法的实现,其设计的控制器效果好。     

基于双模控制算法的交流伺服电机的研究

为了提高伺服电机控制的实时性和精确性,满足伺服系统高速度和高精度的控制要求,提出一种自适应神经元模糊PID的交流伺服电机控制算法。该算法充分结合模糊PD控制的强鲁棒性和神经网络控制强大的自学习能力。通过对仿真结果对比分析,结合后的控制算法相比单一的模糊PD算法和单神经元自适应算法,系统的响应速度更快,精度更高。     

免疫调节增益的单神经元PID控制器

针对单神经元PID控制中学习速度较慢,动态响应时间长等问题,提出了免疫调节增益的单神经元PID控制器.将T细胞免疫调节机理与单神经元PID控制算法相结合,以提高单神经元PID控制器的学习速度,缩短动态响应时间,改善单神经元PID控制器的性能.仿真研究了免疫调节增益的单神经元PID控制器的定值跟踪性能和抗干扰性能以及直流电机伺服控制性能.仿真实验结果表明,这种新的控制算法学习速度快,动态响应时间短,具有较强的自适应性和鲁棒性,其控制性能优于单神经元PID控制.     

12 kV真空断路器永磁直线电机操动机构特性分析

为解决12 kV真空断路器(Vacuum Circuit Breaker, VCB)传统操动机构和旋转电机操动机构结构复杂、可靠性低、动作分散性大以及有槽直线电机操动机构定位力引起推力脉动、振动、噪声及速度控制退化等而导致其难以精确分、合闸的问题,提出无槽圆筒形永磁直线同步电机操动机构。根据12 kV真空断路器分、合闸特性要求,对无槽圆筒形永磁直线同步电机(Slotless Tubular Permanent Magnet Linear Synchronous Motor, STPMLSM)的结构和参数进行设计,推导出其数学模型。利用有限元法对该电机操动机构的静、动态特性进行仿真分析,得到启动过程中电磁推力与时间的关系,分合闸过程中断路器动触头行程与时间、速度与时间的关系。结果表明:所设计的电机操动机构结构参数能够满足断路器分合闸特性要求,且推力波动得到有效抑制,为各电压等级断路器采用此类电机操动机构提供可靠依据。     

车用PMSM的双闭环分数阶PID控制策略研究

纯电动汽车永磁同步电机（PMSM）控制系统是一种非线性、强耦合的复杂系统,为提高永磁同步电机的整体控制性能以及鲁棒性,文中提出了一种双闭环分数阶PID控制策略,分别对电流内环和速度外环进行相应的分数阶控制。通过建立电机的电流环模型进而得到整体系统的分数阶模型,设计出电流环以及速度环的分数阶PID控制器,并利用粒子群优化算法（PSO）对控制器参数进行寻优,以便于获得更好的控制性能。将所设计的分数阶控制器应用于车用永磁同步电机的控制中,通过与传统PID控制在不同转速、负载突变时的控制性能相对比,验证了文中所设计的分数阶PID控制器具有良好的动态特性和鲁棒性。     

基于神经网络技术的异步电机控制

针对常用的传统PID控制在提高异步电动机调速性能方面存在的瓶颈问题,本文提出了一种新型的单神经元控制算法以实现异步电动机的矢量控制.在分析单神经元控制器基本工作原理的基础上,为了加快神经元权值的学习训练速度,采用梯度下降法与变步长法相结合的控制算法,并利用MATLAB软件建立新型单神经元控制器与异步电动机调速系统的仿真模型,在计算机上进行了仿真,最后在笼型异步电动机上进行了应用实验.仿真与实验表明,这种单神经元控制器具有良好的自学习与自适应能力,可以改善调速系统的动态与静态性能,提高异步电动机的跟踪能力.