基于扩展滑模扰动观测器的永磁同步电机新型无模型滑模控制

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)控制系统采用传统 PI 控制算法时因参数摄动而导致电机控制性能下降的问题,提出一种转速环改进型无模 型 滑 模 控 制 方 法 (improved model-free sliding mode control,IMFSMC)。首先,建立 PMSM 在参数摄动时的新型超局部模型。其次,采用一种改进趋近律设计转速环无模型滑模反馈控制器;同时利用扩展滑模扰动观测器(extended sliding mode disturbance observer,ESMDO)估计超局部模型中的未知部分,并通过 Lyapunov 稳定性理论证明了该控制器和观测器的稳定性。最后,与 PI 控制以及传统无模型滑模控制的仿真和实验对比,结果证明所提方法能有效改善 PMSM 在发生参数摄动时的暂稳态性能,降低对电机模型的依赖,提升系统鲁棒性和抗干扰性能。     

一种永磁同步电机的有限集无模型容错预测控制算法

针对传统有限集模型预测控制在电机发生参数摄动和永磁体失磁故障时模型失配导致系统性能下降的问题,提出一种用于永磁同步电机(PMSM)电流控制的有限集无模型容错预测控制方法.首先,考虑电机参数不确定性,依据永磁同步电机在参数摄动下的dq轴数学模型,建立基于系统输入和输出的永磁同步电机新型超局部模型.其次,基于新型超局部模型设计PMSM电流环的有限集无模型容错预测控制器,利用滑模观测器估计PMSM新型超局部模型中未知部分h.最后,与传统有限集模型预测控制方法进行实验结果对比,证明了所提方法对电机参数摄动和永磁体失磁故障具有容错性和鲁棒性.     

基于自抗扰的高速列车升力翼攻角驱动系统同步控制

针对高速列车升力翼中双电机协同控制攻角高精度控制的问题,提出了一种基于改进型自抗扰控制器的新型控制策略。该策略改进位置环,并将交叉耦合结构中的位置误差反馈至电流环,实现高精度控制,从而解决高速列车升力翼系统在实际应用中存在的滞后性以及抗干扰能力弱等问题。通过MATLAB/Simulink仿真验证该方法的快速响应能力、抗干扰能力以及电机同步效果。仿真结果表明,在给予不同负载扰动的情况下,该方法能够极大地提升系统的响应速度,且抗干扰能力与同步效果优异,能够帮助高速列车升力翼实现高精度的攻角变换。     

辐射侧加热腔内自然对流传热特性研究

为了明确辐射侧加热封闭方腔内半透明流体的自然对流传热现象及规律,采用有限体积法进行数值模拟研究,分析了瑞利数和光学厚度对流场、温度场以及传热特性的影响。结果表明：与传统侧壁加热腔内自然对流相比,辐射侧加热腔内等温线和流场分布规律不一致;随着瑞利数和光学厚度增加,涡心由中心位置沿直线向辐射入射侧斜上方偏移;随着瑞利数增加,等温线变得更均匀;随着光学厚度增加,等温线变密,努塞尔数Nu与瑞利数RaT的标度律指数减小,当光学厚度增加到一定时标度律不再变化,此时传热标度律与传统恒壁温侧加热腔内自然对流相当,满足Nu~Ra0.29T。     

基于超螺旋滑模观测器的六相永磁同步电机失磁故障重构

针对六相永磁同步电机在复杂运行工况下永磁体容易发生失磁故障的问题,提出一种基于超螺旋算法的永磁体失磁故 障重构方法。 首先,利用矢量空间解耦坐标变换(VSD)进行降阶和解耦,构建了六相永磁同步电机失磁故障数学模型。 其次, 以定子电流为状态变量,设计基于超螺旋算法的滑模观测器(STA-SMO),根据滑模等值原理实现转子磁链的实时重构,并采用 一种类二次型 Lyapunov 函数证明了所设计 STA-SMO 的稳定性。 最后通过仿真与实验验证了该方法的有效性,与传统滑模观 测器(SMO)相比,所设计的 STA-SMO 准确地实现了对失磁故障的重构,有效抑制了抖振,且鲁棒性更强。     

结温导向的两电平逆变器寿命优化控制

结温是影响IGBT(Insulated-Gate Bipolar Transistor)寿命的关键因素,为了延长两电平逆变器寿命,提出一种改进的模型预测电流控制(Model Predictive Current Control, MPCC)策略。首先,针对功率损耗产生原理,建立IGBT的损耗因子;其次,考虑三相电流方向和不同功率管的导通情况,在IGBT开关和导通时刻加入不同的损耗因子,控制功率损耗的产生。通过仿真验证,相比传统模型预测电流控制和空间矢量脉宽调制策略,所提方法在保证控制性能的同时降低了功率器件结温,延长了寿命。     

高温宽粒径氧化铝颗粒辐射特性研究

基于Mie散射理论研究了温度分布为400～1 000℃,粒径分布为0.1～20.0 mm的单个氧化铝颗粒的辐射特性参数。研究发现,当温度处于400～1 000℃时,直径为3.0 mm的氧化铝颗粒已基本满足大粒子辐射特性,而0.1～3.0 mm的氧化铝颗粒衰减效率因子、散射效率因子、吸收效率因子随粒径的增加而急剧衰减,散射反照率随粒径的增加而急剧增加。基于最小二乘法对温度分布为400～1 000℃,粒径分布为0.1～3.0 mm的氧化铝颗粒辐射特性效率因子进行拟合,拟合优度达到0.999以上,表明可以利用此非线性回归方程对此温阈、粒阈氧化铝颗粒辐射特性效率因子进行较精确的计算。