基于RBF神经网络的开关磁阻电机瞬时转矩控制

开关磁阻电机(SRM)因其结构简单、工作可靠、效率高、成本低等优点使之成为当前极具竞争力的一种调速电动机。但由于电机本身的非线性电磁特性,导致了其转矩脉动比其他传动系统严重。如何更好地对开关磁阻电机的转矩进行控制,抑制转矩脉动也成为了近年来研究的热点。针对这一问题,提出了一种基于基于径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络的开关磁阻电机瞬时转矩控制方法。利用从SRM动态模型仿真中产生的数据来对RBF神经网络进行离线训练,使之学习不同转速和转矩下的优化电流波形,再将训练好的RBF网络用于电机的转矩控制中,完成不同转速下,转矩、位置到电流的非线性映射。最后通过瞬时电流跟踪控制使电机电流跟踪参考电流,完成电机的转矩控制。该控制方法充分利用了RBF神经网络逼近、泛化能力强,运算速度快的优点,且控制过程简单,网络无需在线训练。实验结果证明,该控制策略能有效减小开关磁阻电机的转矩脉动,具有控制精度高、能适应转速变化等优点。     

基于柔性神经网络和转矩分配函数的SRM控制

开关磁阻电机(SRM)的应用越来越普及,但运行时存在转矩脉动是其较为突出的缺点,特别是电机处于低速转动时。针对这一问题,本文提出了一种柔性神经网络结合转矩分配函数的直接瞬时转矩控制方法(DITC)。采用PID环节对转速差外环进行调节,柔性神经网络结合转矩分配函数对转矩内环进行调节。该方法结合了柔性神经网络控制和转矩分配函数的优点,使电机能正常运行且能最大程度抑制转矩脉动,响应时间也有改善。通过Matlab/Simulink仿真,并与柔性神经网络和转矩分配函数单独与DITC结合的系统对比,验证了该控制效果更优。     

基于滑模神经网络直接瞬时转矩控制的优化

针对开关磁阻电机在滞环控制策略中存在的较大转矩脉动问题,在传统直接瞬时转矩控制的基础上引入了反向传播(BP)神经网络控制策略,以转矩误差的平方为性能指标函数对直接瞬时转矩控制进行优化调整,抑制了电机在运行时的转矩脉动。进一步,在整体双闭环控制策略基础上,引入滑模控制对转速环节进行改进,提高了系统的响应速度和鲁棒性。最后,利用Matlab/Simulink对传统直接瞬时转矩控制和改进直接瞬时转矩控制进行仿真测试,验证了所提策略的有效性和可行性。     

基于DITC的开关磁阻电机转矩脉动最小化研究

转矩脉动是开关磁阻电机较为突出的缺点.本文基于直接瞬时转矩控制(DITC)的概念,直接控制瞬时转矩跟随参考转矩,并结合转矩滞环控制器,阐述了减小转矩脉动的控制原理.针对一台3相12/8极开关磁阻电机,建立了Matlab环境下SRM系统的仿真模型.仿真结果和实验结果如实地反映了开关磁阻电机的运行特性,验证了本文所用的直接瞬时转矩控制能有效地减小转矩脉动.     

基于转矩逆模型的开关磁阻电机滑模变结构控制

开关磁阻电机的转矩脉动是其应用的一个问题.该文应用小波神经网络建立对应开关磁阻电机位置信号的非线性映射,估计转子位置角度,提出利用自适应模糊神经网络学习训练开关磁阻电机转矩逆模型优化期望转矩所需的相电流,采用滑模电流控制器实现电机转矩的低脉动控制,仿真结果表明方法的有效性,能够有效地控制开关磁阻电机转矩按期望变化.     

基于BP神经网络的开关磁阻电机转矩观测器

转矩的精确估算对于开关磁阻电机的瞬时转矩控制和转矩脉动的抑制是必不可少的。由于转矩的严重非线性特性,电机转矩的精确估算是很困难的。为此,本文以Matlab／Simulink中一台三相6／4极SRM电机模型的转矩特性数据为样本,建立了以电流和角度为输入,电机转矩为输出的BP神经网络模型,用于瞬时转矩的估计。最后通过MATLAB对三相（6／4）结构的SRM电机进行了仿真实验。实验结果表明,基于神经网络的开关磁阻电机瞬时转矩估测具有较高的精度。     

基于BP神经网络的开关磁阻电机直接转矩控制系统及实现

直接转矩控制可有效抑制开关磁阻电机(SRM)转矩脉动。由于开关磁阻电机双凸结构和磁路的严重饱和,造成其转矩是关于电流和转子位置的严重非线性函数,转矩计算非常困难。针对这一问题,本文提出一种采用基于BP神经网络建立开关磁阻电机转矩模型的方法。利用有限元仿真得到的转矩样本对BP神经网络经行进行离线训练,完成电流、位置角度到转矩的非线性映射,构造出基于BP神经网络的转矩观测器。再将构造好的转矩观测器应用于电机直接转矩控制系统中,对电机的转矩经行进行实时在线估算。最后,将估算转矩经行反馈,完成电机的直接转矩控制。该控制方法利用了BP神经网络泛化、逼近能力强的优点,同时控制过程简单,无需在线训练。实验结果表明,所提方法转矩计算速度快、计算精度高,可以满足实时控制的要求,有效地减小了电机的转矩脉动。     

开关磁阻电机神经网络非线性映射建模方法研究

针对开关磁阻电机磁场的强非线性和高饱和性,通过有限元法得到了磁化以及转矩特性曲线簇。在此基础之上,利用神经网络的非线性映射能力,分别采取反向传播神经网络以及径向基函数神经网络对曲线簇进行了学习,进而在Matlab中建立了开关磁阻电机驱动系统的非线性动态仿真模型。对神经网络的结构及训练参数进行了敏感性分析,优化了取值,提高了逼近及泛化能力。在不同控制方法下,通过与有限元分析所得相电流以及合成转矩曲线的比较,验证了所建立开关磁阻电机驱动系统神经网络动态仿真模型的有效性。     

基于粒子群算法的SRM转矩脉动抑制研究

粒子群算法(PSO)以其实现容易、精度高、收敛快等优点成为智能进化算法的重要分支,是解决非线性问题的有效方法。针对开关磁阻电机(SRM)非线性和强耦合的特点,在直接瞬时转矩控制策略(DITC)的基础上,提出了基于粒子群算法的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制策略。其中,控制外环采用模糊PID对速度进行闭环,控制内环采用以ITAE适应度函数为性能指标的粒子群自适应PID对转矩进行控制。在Matlab/Simulink环境下,仿真结果表明,改进的直接瞬时转矩控制策略可以降低开关磁阻电机低速转矩脉动。     

基于转矩分配函数在线修正的开关磁阻电机转矩脉动抑制策略

针对开关磁阻电机在换相阶段由于转矩特性、电压限制、转速升高等因素而引起的转矩脉动问题,研究一种基于转矩分配函数在线修正的直接瞬时转矩控制方案。在换相的开始阶段,对前一相绕组的转矩分配函数进行在线正补偿,对后一相绕组的转矩分配函数不做处理;在换相的结束阶段,对后一相绕组的转矩分配函数实现在线负补偿,对前一相绕组转矩分配函数不做处理,从而实现电机在换相阶段总转矩脉动的抑制。为了验证该策略的可行性和有效性,以一台750 W、三相12/8极开关磁阻电机为控制对象进行仿真和实验,结果证实了提出的方案可以有效地抑制转矩脉动。     

四相开关磁阻电机的四电平DITC调速系统

针对开关磁阻电机转矩脉动过大的问题,研究了四电平拓扑主电路下的直接瞬时转矩控制,分析了滞环控制策略,并选取合适的瞬时转矩控制滞环,再加入PI控制器,构成一个转速、转矩双闭环的开关磁阻电机调速系统。相对于传统不对称半桥功率变换电路驱动系统,四电平功率变换电路能够改善开关磁阻电机固有转矩脉动,加快励磁电流上升和下降时间,提高系统的快速性。系统仿真结果表明该系统的脉动抑制效果好、效率高、动态性能好。     

电动车用开关磁阻电机转矩控制器设计与优化

电动汽车用开关磁阻电机转矩动态特性对电动汽车整车动力性能与乘坐舒适性能起着至关重要的作用。为了降低开关磁阻电机转矩脉动,提高其平均转矩,达到优化转矩动态特性的目的,在MATLAB/Simulink环境中建立了开关磁阻电机非线性动态模型;利用动态模型仿真数据确立了电机转矩动态性能与转速、关断角之间的函数关系;以降低转矩脉动,提高平均转矩为目标,建立了最优关断角与转速之间的函数关系;设计了基于可变关断角的转矩优化控制器。仿真结果表明,本文建立基于可变关断角的转矩优化控制器能很好地降低转矩脉动,提高平均转矩,达到了优化开关磁阻电机转矩动态特性的目的。     

基于转矩误差PWM-DITC开关磁阻电机控制策略

研究了开关磁阻电机直接瞬时转矩控制的方法,针对开关磁阻电机转矩脉动大,提出了一种基于转矩误差PWM-DITC开关磁阻电机控制策略,利用Matlab/Simulink对开关磁阻电机PWM-DITC控制策略进行建模与仿真,仿真结果表明,PWM-DITC控制结构简单,不需要进行电流控制,直接从参考转矩和当前输出转矩进行比较得到每一相的开关状态,能有效地抑制开关磁阻电机的转矩脉动。将滞环控制策略和改进的PWM-DITC控制策略相比较,得出开关磁阻电机PWM-DITC控制策略实现简单,响应速度快,可提高系统的性能,能较好地抑制转矩脉动。     

电动车用开关磁阻电机驱动系统转矩脉动优化设计

开关磁阻电机驱动系统的转矩脉动严重影响了电动汽车的性能。为了达到电动汽车用开关磁阻电机转矩脉动优化的目的,在Matlab/Simulink环境中建立了开关磁阻电机非线性动态模型;利用动态模型仿真得到的转矩数据分析了开通角和关断角对转矩脉动的影响规律;以降低转矩脉动为目标,得到了电机转矩脉动最优化开通角以及最优化关断角与转速之间的关系;设计了基于开通角和关断角可随转速变化的优化控制器。通过优化前后对比分析表明,本文建立的优化控制器能有效抑制开关磁阻电机的转矩脉动,为电动汽车用开关磁阻电机驱动系统的优化提供一定的参考价值。     

基于TSF与模糊开关角的SRM建模与控制系统仿真研究

开关磁阻电机(SRM)的模型直接影响电机性能分析以及控制效果,虽然SRM结构简单,但开关磁阻电机双凸结构和磁路的严重饱和,使其精确建模十分困难。针对这一问题,提出一种基于BP神经网络建立开关磁阻电机电流、转矩模型的查表方法。利用有限元软件得到的样本数据对BP神经网络进行离线训练,输出期望数据,用于查表法的SRM非线性模型。利用转矩分配控制和模糊开关角控制可有效抑制SRM的转矩脉动。仿真实验结果表明,所提方法转矩计算速度快、计算精度高,可以满足实时控制的要求,有效地减小了电机的转矩脉动。     

开关磁阻电机的直接瞬时转矩控制研究

开关磁阻电机固有的高度非线性特性使传统的平均转矩控制方法难以消除转矩脉动,也限制了它在高性能伺服系统中的应用。文中采用新型的直接瞬时转矩的控制策略,将瞬时转矩作为控制对象,在滞环控制的基础上通过PWM调制,结合在换相区间的转矩矢量分配函数,使瞬时转矩精确地跟随参考转矩。控制策略应用于一台样机控制系统,实验结果验证了控制策略的有效性。     

三相全桥式开关磁阻电机转矩脉动抑制方法

针对开关磁阻电机转矩脉动大与其不对称半桥驱动控制系统开发周期长的问题,研究了一种基于转矩分配函数的三相全桥式开关磁阻电机转矩脉动抑制方法。利用三相全桥控制方式,分析了开关磁阻电机的控制逻辑,根据控制逻辑划分转角区间,进而推导了不同转矩区间的转矩模型,用推导的转矩模型确定了基于转矩分配函数的控制方法,构建了基于转矩分配函数的三相全桥式开关磁阻电机转矩脉动抑制控制系统结构,并对控制系统进行了实验研究。实验结果验证了该转矩脉动抑制方法的有效性。     

基于换相重叠角实时变化的SRM转矩脉动抑制控制策略

开关磁阻电机因其特殊的双凸极结构及严重的非线性问题，会导致有很大的转矩脉动存在，严重限制了其应用范围。传统的转矩分配函数受转矩特性和电压限制等影响，在换相期间仍然存在较大的转矩脉动，并且在不同的速度段，受电流变化率及换相周期的影响，在换相重叠角固定时，其转矩脉动现象会更加明显。本文提出一种换相重叠角随转速实时变化的控制策略，通过检测电机运行过程中实际转矩过零点所对应的角度，计算出相对应的换相重叠角，并建立转矩负载-电机转速-换相重叠角之间的查值表，据此可以在不同负载下随着电机转速变化查询最合适的换相重叠角，使开关磁阻电机的转矩脉动最小。最后为了验证该策略的有效性与可行性，以一台3 kW、3相12/8极开关磁阻电机为控制对象进行仿真与实验验证，证明所提方法能够在较宽的速度范围内有效抑制开关磁阻电机的转矩脉动。     

一种永磁辅助开关磁阻电机的四区间DITC方法

与传统开关磁阻电机相比，永磁辅助开关磁阻电机有更高的功率密度和效率、更大的转矩安培比，但存在较大的转矩脉动，限制了工程应用范围。该文首先解释传统直接瞬时转矩控制策略，针对传统直接瞬时转矩控制策略转矩脉动的原因，提出一种将两相交换区细分为交换Ⅰ区、交换Ⅱ区和交换Ⅲ区，与单相导通区构成一个电周期的四区间，分别给出与区间电感特性相适应的滞环控制；然后提出不同转速下的导通角算法，建立自适应导通角的四区间转矩脉动抑制方法。最后以一台三相6/20的永磁辅助开关磁阻电机为例，进行仿真分析和样机实验。结果表明，该方法能在宽转速范围上有效降低永磁辅助开关磁阻电机的转矩脉动。     

基于自适应模糊神经网络的开关磁阻电机转矩脉动抑制

应用自适应模糊神经网络对开关磁阻电动机静态转矩逆模型进行离线学习，学习完成之后，根据转矩分配函数对各相转矩进行分配，利用模糊神经网络实时优化出期望转矩所需要的相电流波形，从而实现开关磁阻电机的低转矩脉动控制。