矿山变频矢量控制系统效率优化方案研究

针对矿山变频调速系统感应电动机采用恒定磁通控制,存在损耗严重、运行效率低的问题,提出了一种矿山变频矢量控制系统的效率优化控制方案。该方案在两相旋转d-q坐标系下,建立了考虑定、转子铜损和铁损的系统损耗模型,推导得到不同运行工况下电动机损耗与转子磁链之间的对应关系;为改善因弱磁运行而造成的系统动态响应过慢问题,通过优化转矩电流和磁链电流比重关系,获得电动机电磁转矩的快速响应和转速跟踪。基于DSP+FPGA控制系统搭建22kW三电平感应电动机调速系统实验平台,实验结果表明,该优化方案可以降低感应电动机矢量控制系统运行损耗,提高系统运行效率,并保证系统的稳态性能和动态响应性能。     

微机在直流电动机等速控制上的应用

本文对采用微型计算机控制直流电动机等速运转的有、无测速发电机的控制系统进行了简单的评价,确认宜采用无测速发电机系统。建立了用于计算电动机速度的数学模型。给出了实用的等速控制系统和程序框图及实验结果。     

模糊PID无速度传感器矢量控制系统的设计

以异步电动机矢量控制的基本方程式为基础,构建了一个无速度传感器矢量控制系统。系统的转速推算采用模型参考自适应控制(MRAC)理论。为了提高矢量控制系统的性能,提出并设计了3个模糊PID控制器,分别控制间接矢量控制系统中的速度、转矩和磁链。仿真结果表明基于该方法的系统能获得比较好的控制性能。     

井下胶带输送机自适应控制系统的设计

针对王庄煤矿胶带输送机系统存在胶带输送机无煤空转的问题,提出了一种井下胶带输送机自适应控制系统的设计方案。该系统由PLC采集本级和前级胶带输送机4台驱动电动机的负载电流信号,经控制软件处理,动态预测出胶带输送机的负荷大小,然后根据负荷大小输出控制频率信号,控制变频器以相应的频率驱动胶带输送机,使胶带输送机以最佳速度运行。试验结果表明,该系统明显减少了胶带输送机的空载损耗,节省了电能。     

智能观测器在伺服系统控制中的应用

研究优化伺服控制系统策略,永磁同步电动机( PMSM)的伺服系统优化,可改善电动机系统的稳定性和响应特性.通过提高伺服系统定位精度和抗干扰能力,有效保证机器运行效率.针对传统有速度传感器矢量控制增加了系统复杂度和成本的问题,为优化伺服系统控制结构,提出了一种采用神经网络观测器的伺服系统无速度传感器矢量控制策略.系统中不需要安装传感器来检测PMSM转子位置/速度信号,而是利用神经网络观测器从电机反电动势信号中估算转子位置/速度,从而优化了系统整体结构,减小了系统复杂度.通过对PMSM的伺服系统无速度传感器矢量控制系统的建模与仿真测试,结果表明,所设计的神经网络观测器能够准确估算转子位置/速度,控制系统能够精确跟踪给定转速指令,改进了伺服系统优化控制问题,为实际应用提供了参考.     

基于模糊控制器的直流无刷电动机控制

利用自整定模糊-PID控制器实现对直流无刷电动机的控制.在分析直流无刷电动机数学模型的基础上,建立一种新型的三相直流无刷电动机数学模型,并将自整定模糊-PID控制器应用于直流无刷电动机的控制系统中.系统采用双闭环调速,电流环采用电流滞环控制,转速环采用自整定模糊-PID控制器,通过不断检测速度偏差e和速度偏差变化率ec,对参数KP,KI和KD进行在线校正,控制器参数随e和ec变化而变化,以提高系统的控制效果.研究结果表明,这种基于自整定模糊-PID控制器的直流无刷电动机控制系统具有响应快、超调小、控制精度高等特点,比传统PID控制器具有更好的静、动态特性.     

永磁同步电动机直接转矩控制的效率优化

针对永磁同步电动机在轻载、高速运行时效率和功率因数下降的问题,提出了一种永磁同步电动机直接转矩控制效率优化策略。该策略通过分析电动机损耗与转矩、转速和定子磁链之间的关系,建立了考虑铁损的永磁同步电动机数学模型,导出了效率最优时的定子磁链幅值;将最优定子磁链计算模块嵌入直接转矩控制系统,构成了效率最优的永磁同步电动机直接转矩控制调速系统。仿真结果表明,该优化策略能有效降低永磁同步电动机功率损耗,提高电动机的运行效率。     

永磁同步电动机直接转矩控制的效率优化

针对永磁同步电动机在轻载、高速运行时效率和功率因数下降的问题,提出了一种永磁同步电动机直接转矩控制效率优化策略。该策略通过分析电动机损耗与转矩、转速和定子磁链之间的关系,建立了考虑铁损的永磁同步电动机数学模型,导出了效率最优时的定子磁链幅值;将最优定子磁链计算模块嵌入直接转矩控制系统,构成了效率最优的永磁同步电动机直接转矩控制调速系统。仿真结果表明,该优化策略能有效降低永磁同步电动机功率损耗,提高电动机的运行效率。     

具有不确定参数永磁同步电动机的自适应反步控制

针对永磁同步电动机系统的非线性耦合特性以及参数的不确定性，采用自适应反步控制实现永磁同步电动机的非线性控制，在补偿参数不确定性影响，提高系统的抗干扰能力的同时，实现了永磁同步电动机的高性能全局渐近稳定速度跟踪控制．采用二阶滤波环节平滑速度指令，实现了理想无超调的快速速度跟踪控制．仿真结果证明了所提出方法的有效性．     

基于逆系统原理的感应电动机滑模速度控制

针对目前逆系统原理应用于感应电动机调速系统中时往往忽略参数不确定性的问题,从感应电动机的非线性模型出发,采用逆系统理论建立了转子电阻与负载参数不确定的感应电动机伪线性控制系统模型;提出了一种采用变指数趋近律实现的防抖动自适应滑模变结构控制方法,并将该控制方法应用于感应电动机伪线性控制系统中。仿真结果表明,基于逆系统原理的感应电动机滑模速度控制方法能够有效抑制系统参数的不确定性,提高系统的稳定性和控制精度。     

异步电机矢量控制系统的设计及仿真研究

研究异步电机控制系统优化问题,系统要求稳定性和抗干扰性能。传统的矢量控制中速度调节器和电流调节器采用PI调节器,依据PI调节器特性,在控制过程中速度响应会出现超调。为了解决上述问题,提出了一种异步电机矢量控制中速度调节器的设计方法,以抑止异步电机矢量控制中速度响应的超调和增强抗扰性为目的。异步电机矢量控制采用转子磁场定向实现解耦,并采用速度环、电流环双环控制方法,根据内模控制原理,设计用一种速度调节器,取代常规的PI调节,成功解决了转速的超调和负载扰动对电机转速的影响。仿真结果表明,提高了响应特性,为优化设计提供了参考。     

机器人关节用高精度交流伺服系统研究与实现

机器人关节驱动要求满足响应速度快﹑运行稳定及精度高等性能指标,其关键是通过转矩控制及位置调节器设计来满足要求;首先针对非理想反电势的永磁交流伺服机,对转矩构成进行了推导,分析了转矩和反电动势、占空比的关系,提出了一种基于离线反电势测量实现了抑制转矩脉动的控制方法;其次,位置伺服采用了模糊自适应PID控制器实现位置的快速跟踪控制,采用此法能够克服单纯使用PID控制存在的超调和振荡,使系统输出超调明显减小,定位精度得到提高。在实验系统中,采用以英飞凌公司的XC167CI控制系统和功率MOSFET逆变器组成的伺服系统,实现了速度阶跃响应时间<20ms,速度稳定精度±2%,转矩精度±1%。整个过程速度响应迅速又运动平稳,位置能也迅速跟踪给定信号,且位置响应无超调;证明所提出的方法对于提高系统的性能是有效的,最后将其成功应用于自行研制的高压输电线巡检机器人控制系统中,获得了满意的效果。     

采用双自由度PI速度控制器的PMSM矢量控制仿真研究

分析了永磁同步电机的数学模型.采用励磁电流id=0的转子磁场定向矢量控制方法,在Matlab/Simykuink环境下构建了永磁同步电机(PMSM)矢量控制仿真模型.针对常规PI控制无法满足当电机转速和负载转矩发生阶跃变化时,电机动态响应曲线中转速超调量小和转速恢复施加短的要求,提出了一种双自由度PI速度控制方法.仿真...     

A robust composite nonlinear control scheme for servomotor speed regulation

A parameterised design of robust composite nonlinear controller is proposed for typical second-order servo systems subject to unknown constant disturbance and control input saturation. The control law consists of a linear feedback part for achieving fast response, a nonlinear feedback part for suppressing the overshoot, and a disturbance-compensation mechanism for erasing the steady-state error. An extended state observer is adopted to estimate the unknown disturbance. The closed-loop stability is analysed theoretically. The control scheme is applied to the speed regulation of permanent magnet synchronous motor, and numerical simulations are carried out. The results confirm that the proposed control scheme can achieve fast, smooth, and accurate speed regulation, and has a certain degree of robustness with respect to the amplitude of disturbances and the perturbations of system parameters.     

基于微分负反馈的双闭环直流调速系统的研究

电动机在启动过程中,转速的上升会导致最大电流产生回落,严重影响电动机的启动、制动以及反转的过渡过程.工程上普遍运用双闭环控制系统改善响应时间长这一缺点.但是随着现代电力电子技术的发展,传统的双闭环控制系统也开始出现转度超调、抗扰性能不强等缺点.因此,提出了一种基于转速微分负反馈调节器的解决方案,给出了直流电动机双闭环控制系统的设计过程,对转速电流调节器进行了改进,并用Matlab/simulink仿真进行了实验验证.     

基于FPGA的非线性PID控制器设计与实现

行车取力发电技术的核心问题是如何实现液压泵控马达系统输出转速恒定.而由变量泵一定量马达组成的液压变转速泵控马达系统输出转速存在非线性波动现象,为实现其恒转速输出,提出一种以基于转速偏差的指数函数为参数的非线性PID控制算法.该指数函数实质是一种新型、具有自动修正功能的非线性函数,能反映PID控制器各参数的变化规律.利用FPGA完成非线性PID算法的硬件实现,采用“FPGA+ SOPC架构”技术设计了泵控马达恒转速输出控制系统.实验结果表明,在系统负载突变工况下,泵控马达系统输出瞬间转速波动量最大为80 r/min,瞬时超调量小于3.5％,调节时间不超过2.8s,发电参数达到了国家三类发电要求.     

A second order sliding mode control design of a switched reluctance motor using super twisting algorithm

A novel robust technique for speed control application of variable reluctance motor is proposed. The suggested scheme is model based and uses a mathematical model of an SR motor, and Second Order Sliding Mode Control (SOSMC) with super-twisting algorithm. Sliding mode controllers for SR motor were reported before but super twisting SOSMC have an added advantage of reduced chattering which is one of the main focuses of this work. The proposed controller gives fast dynamic response with no overshoot and nearly zero steady state error. The effectiveness of the proposed controller and its robustness to parameter variations is also confirmed by simulation results.     

时变大滞后系统的模糊免疫PID控制

工业中的大多数生产系统都是时变和滞后系统。对于这类系统,普通的PID控制器难以获得满意的控制效果。而采用模糊PID控制能降低系统的超调量,提高系统的响应速度。为了提高模糊PID控制器的控制性能,将模糊参数自整定调节方法与免疫进化算法相结合,设计了一种模糊免疫参数自整定PID控制系统。对于时变大滞后系统,模糊免疫参数自整定PID控制能明显减小系统的超调量,加快系统的响应速度。     

基于LabVIEW的直流电机模糊控制系统设计

利用模糊控制算法实现了一个小型直流电机的转速控制系统。用LabVIEW的模糊控制器设计工具进行模糊控制器的设计,通过NI-PCI6251完成实时速度采集以及电机转速控制。实际运行表明该系统具有超调小,调节时间短以及振荡小的优点。     

异步电机模糊调速矢量控制系统仿真研究

依据异步电机矢量控制原理,空间电压矢量脉宽调制理论（SVPWM）以及模糊控制原理,在Matlab/Simulink下建立了异步电机矢量控制的仿真模型。仿真结果表明,采用该系统对三相异步电机进行控制,具有转矩波动小,转速响应快,超调量小等特点,运行性能良好。