永磁同步直线电机电磁推力的分析

分析了端部效应对永磁同步直线电机电枢磁链的影响，推导了电流矢量控制时永磁同步直线电机的电磁推力。通过直线电机和旋转电机的实验数据比较，证明理论分析是正确的。     

永磁同步直线电机电磁推力的谐波分量

分析矢量控制时，端部效应对永磁同步直线电机电磁推力谐波分量的影响，通过直线电机和旋转电机的实验数据比较，证明了理论分析的正确。     

直线电机开发及应用研究

介绍了直线电机国内外的发展现状,指出永磁同步直线电机将是直线电机今后的发展方向。阐述了永磁同步直线电机的磁阻力产生的原因及其造成的推力波动对永磁同步直线电机控制性能的影响,并归纳出减小磁阻力的方法。最后简要介绍了上海电气中央研究院在开展永磁同步直线电机研究及应用的情况。     

永磁同步电动机控制系统研究

在永磁同步电动机数学模型的基础上,采用矢量控制方式,研制了基于高速数字信号处理器的永磁同步电动机的驱动控制系统。设计了永磁同步电动机的速度、转矩电流、励磁电流分量的解耦控制软件,提高了电机驱动系统的控制性能,并给出部分试验波形证明所设计的硬件电路的有效性。     

自适应变结构永磁同步直线电动机直接推力控制

和矢量控制相比,永磁直线同步电动机直接推力控制具有快速和鲁棒性特点.由于经典直接推力控制在电机参数变化和负载扰动影响下会产生推力波动,严重影响系统性能,为改善系统性能,采用一种新颖的自适应变结构控制器控制动子磁链和推力.计算出动子电压矢量,根据空间矢量调制(SVM)控制逆变器的开关频率.整个控制系统经仿真验证,证明在动子参数变化和负载扰动的影响下,系统具有平滑、快速的动子速度和推力响应.     

分段式永磁直线同步电动机控制系统及动态仿真

给出一种基于TMS320LF2407A DSP和智能功率模块(IPM),实现分段式永磁直线同步电动机(PMLSM)矢量控制变频调速系统的方案,并对系统进行了仿真计算.通过阐述PMLSM矢量控制原理,对系统进行了硬件和软件设计,实现了分段开环实验.实验结果表明系统有良好的动静态性能.     

直线同步永磁电励混合式电动机的研究

本文将永磁材料应用于直线同步电机励磁系统,得到了直线同步永磁电励混合式电动机。经过对其等效磁路的分析,说明了该电机的特性,并详细阐述了设计步骤和要点。接着建立了dq0坐标系统下的电机模型,通过仿真得到了该新型电机和直线同步电励磁电机的电磁推力,与相应的实验结果进行了对比,仿直结果与实验结果基本吻合,表明直线同步永磁电励混合式电机推力大而且灵活可调,兼具有永磁直线同步电机和电励磁直线同步电机的优点,能够显著改善电机的运行性能。     

永磁同步直线电机无模型电流控制

为改善永磁同步直线电机的动态响应性能,提高电机控制系统的鲁棒性,针对传统永磁同步直线电机PID控制方法中参数不确定性导致的控制不稳定问题,提出一种无模型电流控制方法.该文基于超局部模型设计永磁同步直线电机控制系统的无模型电流控制器,分别搭建PID控制和无模型电流控制系统,在此基础上进行稳态运行、负载突加减和电机参数摄动的仿真及实验对比.结果表明,所提方法改善了永磁同步直线电机控制系统的动态响应性能,对电机参数不确定性具有较强的鲁棒性.     

段间移相90°两单元永磁直线同步电机的建模与控制器设计

针对高精度数控机床用永磁直线同步电机(PMLSM)端部效应引起的推力波动问题,提出了两单元电机段间移相优化设计的思想。通过两单元移相90°形成的四个端部磁导进行相位调节,使磁导端部效应引起的推力波动中的二次谐波成分互相抵消,有效地削弱了端部效应力。为了进一步减小推力波动,在建立这种新型电机数学模型的基础上,对电机进行了自抗扰控制器设计,将端部效应力视为扰动,对其进行观测和补偿。仿真结果表明,采用自抗扰控制器的伺服系统有较好的动态性能及较强的抗干扰性、鲁棒性,较好地抑制了推力波动的影响。     

永磁同步直线电机最大效率控制研究

针对电动机驱动系统效率问题,对永磁同步直线电机驱动系统最大效率控制进行了分析和研究。从分析永磁直线电机的电机损耗模型入手,建立考虑逆变器损耗时的系统损耗模型。利用拉格朗日优化算法,推导出永磁同步直线电机在矢量控制下稳态运行时效率最高的控制条件。基于损耗模型设计效率模糊控制器,使系统具有更好的鲁棒性。通过Matlab/simulink实验仿真验证所建立的模型在稳态下有较高的准确度,同时保证输出功率不变,实现最大效率控制。     

电励磁直线同步电机磁悬浮系统自抗扰控制

电励磁直线同步电机(EELSM)磁悬浮控制系统能够实现直接驱动和无摩擦进给,有效提高伺服系统的稳态及其动态性能,考虑EELSM系统运行中受到不确定性扰动的问题提出自抗扰控制(ADRC)策略。根据EELSM的特殊结构和工作机理,推导EELSM系统的数学模型,包括励磁回路的电压方程、磁悬浮力方程和运动方程。设计三阶非线性自抗扰控制器(NLADRC),将悬浮方向上的外界扰动作为系统的“总扰动”,对总扰动进行估计和补偿,可以有效提高系统抗扰能力以及跟踪精度。由于NLADRC存在多参数的整定、以及物理意义不明确等问题,总结出非线性函数参数整定的规律。最后,建立ADRC系统的仿真模型。仿真结果表明,通过与PI控制器对比,采用ADRC的EELSM伺服系统具有良好的动态性能,并且能有效抑制扰动。     

永磁同步电机传动系统电流环非线性自抗扰控制器的设计与稳定性分析

高性能永磁同步电机伺服系统要求有快速响应的电流内环以保证系统的高动态性能,传统PI调节器容易出现超调及振荡调整过程。为实现对高性能永磁同步电机伺服系统电流环的精确控制,采用自抗扰控制器代替传统PI调节器,将电流环中电动势项和定子电阻压降项作为内部扰动量,其他未知扰动作为外部扰动量,设计了电流环非线性自抗扰控制器。与传统PI调节器相比,自抗扰控制器可以对系统内外部扰动量进行实时观测补偿,具有更好的系统抗扰动能力,可以更迅速、精确地跟随电流指令;为避免因控制器参数选取不合适而引起的电流环周期振荡,采用描述函数法对非线性自抗扰控制器取不同参数时电流环的稳定性进行了分析。通过仿真和实验验证了控制器设计的有效性。     

直流固态变压器自抗扰控制

直流固态变压器(DCSST)是高压直流配网与低压直流微网互连的关键设备,为了提高输出电压的抗扰能力,提出基于自抗扰控制(ADRC)的输出直流电压控制方法。通过DCSST电路模型分析进行控制器的设计,并基于线性自抗扰控制(LADRC)结构通过极点配置给出依赖于增益带宽的参数整定方法,并将此得到的参数应用于非线性ADRC的状态反馈增益以及状态观测增益,可实现系统快速无超调响应。实验结果表明文中所提控制策略及ADRC参数整定方法可行,DCSST输出电压采用ADRC控制比采用传统PI控制具有更快的响应速度及更强的抗扰能力。     

直流电机型力促动器的控制系统设计

设计了一种基于直流电机驱动的力促动器控制系统,并进行了检测。该系统以TMS320F2812为控制核心,通过高精度模数转换芯片AD7656采集传感器LoadCell输出的力信号,通过DAC7744输出模拟控制信号给电机驱动芯片OPA548驱动直流电机转动;该系统采用双闭环控制策略,其中,内环电流环采用PI控制器,并基于模拟硬件电路实现,外环力控制环采用自抗扰控制算法,在DSP内通过软件实现,给出了软件算法实现的流程,及参数整定方法。实际测试结果表明:该控制系统具有良好的响应特性,抗干扰能力强,稳态精度高,在±100 N测量行程内,10 min的稳态精度优于20 mN,并且电控系统具有很小的发热量,满足主动光学实验系统的要求。     

改进变指数趋近律直线伺服系统位置滑模控制

永磁同步直线电机(PMSLM)直接驱动负载运动,电机性能易受内外界扰动影响,使电机控制性能变差。滑模控制(SMC)是一种不连续性控制,具有良好的鲁棒性能,但传统滑模本身存在抖振问题。针对这一问题,设计了一种改进的SMC,在指数趋近律的基础上引入状态变量的变指数积分幂次项、幂次趋近律和饱和函数,实现PMSLM位置SMC,有效地减小了滑模引起的抖振问题。采用扩张状态观测器(ESO)实时观测负载扰动,通过调整控制量来减小滑模变结构中的趋近律参数,达到改善电机控制性能的目的。     

永磁直驱风力发电系统最大功率跟踪非线性抗扰控制

针对永磁同步发电机的非线性、内部参数不确定以及外部扰动等问题,提出了一种直驱式永磁同步风力发电系统最大功率跟踪的非线性抗扰控制方法。该方法使用一种非线性光滑函数来设计非线性扩张状态观测器(NLESO)和非线性抗扰控制律。由NLESO来实现系统扰动及不确定性的估计,前馈到控制输入端对扰动进行补偿,从而有效提高了系统的抗扰能力。分析了NLESO的收敛性。仿真结果表明了该控制方法不仅具有响应速度快、控制精度高的特点,而且无超调无抖振现象,因而在风力发电系统最大功率跟踪控制领域具有较大应用价值。     

扰动补偿的陀螺稳定平台单神经元自适应PI控制

针对陀螺稳定平台受未知非线性干扰的影响,提出了一种基于扰动补偿的单神经元自适应PI控制策略.利用扰动观测器观测出各种扰动,将其作为补偿信号前馈到控制输入端,提高平台的抗干扰能力;同时利用神经元的自学习和自适应力对PI参数进行在线调整,保证了平台在外界扰动和系统参数变化情况下对目标稳定跟踪的能力.通过在某型号实验装置上的试验结果表明,该方法对不确定扰动具有较强的抗干扰能力,提升了稳定平台的自适应性和鲁棒性.     

自抗扰控制器在单相统一电能质量调节器中的应用

本文介绍了单相统一电能质量调节器(Single-Phase Unified Power Quality Conditioner,SPUPQC)的工作原理和数学模型.在介绍自抗扰控制器的结构和工作原理的基础上,针对SPUPQC设计了自抗扰控制系统.自抗扰控制器的设计不需要精确的SPUPQC参数和数学模型,将电网电压和负载电流视为系统的未知干扰,用扩张状态观测器对未知扰动进行观测,然后利用非线性反馈控制律进行补偿.仿真结果证明了该控制器设计的可靠性与有效性.     

基于自抗扰控制器的稳定平台控制策略研究

舰船在海上航行的晃动会对载体的稳定性产生影响,为了提高舰船上稳定平台控制系统的控制稳定精度和扰动抑制能力,文中对控制策略进行研究。设计了三环串级稳定平台控制系统器,对二阶被控对象进行控制,通过位置环的二阶自抗扰控制器实现平台位置的预估和补偿。将整个稳定平台控制系统视为"积分器串联型"的标准系统,对影响平台位置稳定性的因素作为"总扰动"进行估计和主动补偿,抑制扰动对平台位置的影响。实验结果表明:位置环应用自抗扰控制器的控制策略在跟随频率为1 Hz的位置指令时的延迟时间为60ms,对于2 Hz~20 Hz、幅值为5°的扰动响应曲线的最高峰值为0.7°。比同样的三环串级控制而位置环采用PID控制的稳定平台的延迟时间缩短40 ms,扰动抑制能力提高了0.8°。     

Discrete time partial-state feedback model reference disturbance rejection control

This article develops a disturbance rejection control strategy using partial-state feedback model reference adaptive control for discrete-time uncertain systems with unknown input disturbances. Adaptive control schemes are proposed for constant disturbances, sinusoidal disturbances, and generic bounded disturbances. The partial-state feedback control is designed based on measurable signals and the parameterization method to counteract the effect of disturbances. The plant-model output matching condition is established. The developed control law is more flexible for applications and has a more concise structure than output feedback control. Additionally, closed-loop stability and asymptotic output tracking are derived. The effectiveness and the feasibility of partial-state feedback disturbance rejection control are verified by simulation results.