基于变尺度混沌搜索的永磁球形电机的位置检测

介绍了永磁球形步进电机的模型,在转子球面上进行随机编码,96个光电传感器的输出表示转子的方位角.根据球形电机的特殊结构和旋转特点,对位置检测系统进行数学建模,对转子球体的目标节点采用改进的变尺度混沌搜索方法,将混沌变量的动力学方程映射到位置空间.当搜索到的较优值次数或循环次数等于设置的初始条件时缩小搜索空间,搜索精度取决于传感器的分辨率与搜索终止条件.     

采用PMBLDC的AUV对转螺旋桨推进系统建模与仿真

对转稀土永磁无刷直流电机驱动对转螺旋桨，广泛应用于水下无人自主航行器（AUV），分析了对转稀土永磁无刷直流电机的结构、总结了定转子相对位置、电机运行状态与逆变器功率开关管驱动信号的关系，设计了一种采用12个位置传感器的定转子相对位置检测方法，给出了位置传感器与逆变器驱动信号的逻辑关系，在Matlab/SINMULINK平台上，建立了对转螺旋桨模型、对转电机模型、反电势模型、12个位置传感器与逆变器驱动信号译码器模型和转速电流双环控制系统，仿真结果证明模型运行稳定可靠。     

参数在线辨识永磁无轴承电机无传感器控制

针对无轴承电机无传感器控制的需要,在分析永磁型无轴承同步电机固定坐标系模型的基础上,考虑到电机参数的影响,在使用灰色系统预测电流值基础上提出参数在线辨识转子位置和速度的估测方法.应用这种方法建立了永磁型无轴承电机无位置和速度传感器的矢量控制系统.仿真实验表明这种方法能够准确观测转子位置和速度,具有强的参数鲁棒性,系统能在较大扰动下实现稳定悬浮.     

一种新型永磁球形步进电动机位置检测研究

介绍了一种永磁球形电动机的基本结构和基于机器视觉的转子位置检测方法.给出了喷涂在转子底部的彩色编码、处理转子图像获取特征点的算法和转子位置旋转矩阵的求解方法,在此基础上对转子绕单轴和多轴运动时位置测量系统的输出进行了仿真分析,并研究了转子扰动对特征点像素坐标的影响.仿真结果表明该方法可以有效的检测转子位置,为进一步的研究和实验提供了参考和借鉴.     

一种新型永磁球形步进电机伺服控制研究

针对一种新型永磁球形步进电机,运用卡尔丹角旋转建立了转子固连坐标系下转子动力学模型。在此基础上按照转子作连续轨迹运动的要求用计算力矩法设计了一种伺服控制策略,进行控制参数整定的同时获得转子运动的期望转矩,并使用李亚普诺夫方法分析了该运动控制的稳定性。最后结合已得的转矩模型,提出了一种定子线圈电流控制的控制方案,并进行了仿真实验。     

基于混合模式PWM二相步进电机驱动控制的研究

针对步进电机转速不够平稳、低速转动存在振动和明显的步进现象,在研究二相步进电机数学模型、深入分析两电平PWM和三电平PWM在步进电机驱动控制中的优缺点的基础上,提出一种适用于步进电机微步驱动控制的混合模式PWM微步驱动控制方法。仿真结果验证了该控制方法的有效性:该控制方法实现了二相步进电机定子绕组电流分别按正、余弦规律等角度进行变化、步进电机微步运行,达到改善电机步进现象的目的;同时,电机转速平稳,解决了步进电机低速转动时的振动和转速不够平稳的问题。混合模式PWM微步驱动控制方法使步进电机定位控制精度有了很大提高。     

无轴承永磁薄片电机转子不平衡振动补偿控制

无轴承永磁薄片电机转子质量的不平衡振动严重影响了系统的动态特性及安全运行。介绍了无轴承永磁薄片电机转子悬浮力产生机理,推导了悬浮转子的动力学方程,在电磁转矩和径向悬浮力解耦控制的基础上,对无轴承永磁薄片电机转子进行了振动补偿控制,设计了反馈不平衡补偿控制系统,采用Matlab/Simulink工具箱构建了仿真系统,进行了性能仿真试验。研究结果表明:基于反馈补偿控制器的振动控制策略能够较好的抑制悬浮转子振动,大大提高了转子的旋转精度。     

带驱动直流电机两轮机器人运动系统仿真

在两轮轮式机器人运动学特性以及直流电机系统的实际响应特性的基础上,分析了实际机器人的各个子系统.根据两轮机器人运动学特性建立了机器人运动模块,采用简化了的直流电机系统模型建立了电机及驱动模块,建立了给定限幅模块.这些模块构成了完整的带双闭环驱动直流电机系统的两轮机器人运动仿真系统.以RoboCup足球机器人系统作为验证平台,将提出的仿真系统、只采用理想运动学模型的仿真系统,带有二阶电机系统模型的仿真系统和实际系统四者的运行结果进行了对比.实验表明提出的仿真系统能更为有效地反映实际系统的运行情况,可以用于实际系统控制算法的仿真设计.     

基于EKF的感应电机无速度传感器逆解耦控制

提出了一种感应电机无速度传感器逆解耦控制新方法。采用逆系统方法将感应电机的转速和转子磁链进行动态解耦，并由扩展的Kalman滤波器（EKF）对转速及转子磁链进行实时估计。在此基础上，采用线性综合方法分别对转速和转子磁链子系统设计闭环控制器，从而实现感应电机的无速度传感器逆解耦控制。仿真结果表明EKF可在整个调速范围内进行高精度的转速和磁链估计，控制系统具有优良的动态和稳态性能。     

矢量控制系统中转子电阻辨识方案的仿真研究

设计了一种基于自适应磁链观测器的无速度传感器感应电机矢量控制系统,给出了转速和转子电阻的辨识率,保证了系统在全速度范围内能够稳定运行。通过仿真和实验,对转子电阻随温度的变化对无速度传感器控制系统的影响进行了模拟研究。研究结果表明:给出的转子电阻的辨识方案具有更快的收敛速度;转子电阻的辨识对电机的速度辨识具有很好的修正作用。     

谐波对磁悬浮转子运动轨迹的影响分析及仿真

与机械轴承支承的控制力矩陀螺相比,磁悬浮控制力矩陀螺具有转速高、寿命长、体积小、重量轻、精度高等优点,因此是大型航天器的理想执行机构。分析了磁轴承支承的陀螺转子在离心力与干扰力的作用下,其中心运动轨迹为圆,但由于谐波(主要为三次谐波)成分的存在,改变了陀螺转子中心运动轨迹(使其运动轨迹变成近似矩形或菱形)、功耗增加、引起高频干扰,并通过磁悬浮控制力矩陀螺的实验进行了验证。对于如何减小系统的功耗、提高磁悬浮转子控制系统的性能提供了理论依据。     

非线性转子-机匣密封碰磨混沌系统的自适应控制研究

随着旋转机械结构参数的提高,作用在转子上的气流激振力将显著增大。针对转子-机匣密封碰磨系统进行了研究。应用Muszynska非线性密封力模型,建立在气流激振力作用下的转子-机匣碰磨系统耦合动力学方程。根据自适应控制理论,给出一种多重参数自适应控制算法。利用此方法对转子-机匣密封碰磨系统进行了研究,研究结果表明,提出的参数自适应控制律具有较强的稳定控制能力,该方法适合于多重参数非自治复杂混沌系统,在外界干扰下引起混沌状态的情况,可自适应地调整到正常的工作状态,为旋转机械的理论设计和故障动态监测提供了理论依据,具有重要的实际工程应用价值。     

弹性轨道上二自由度磁浮车辆动力学仿真研究

建立了二自由度磁浮车辆轨道耦合动力学模型,选用合理的控制方案和数值算法,对车轨耦合动力响应基本特性进行了数值仿真,证明了所采用的控制方案能实现磁浮列车稳定悬浮运行。此项研究对进一步探讨磁浮车轨相互作用问题,完善系统设计参数具有参考价值。     

基于xPC的挠性天线跟踪指向系统半物理仿真

为了实时验证具有星间链路天线的多体结构卫星星体姿态稳定和天线跟踪指向复合控制算法的有效性,借助xPC实时目标环境对某型多体结构卫星的半物理仿真(hardware-in-the-loop simulation,HILS)系统进行了开发,用xPC目标机模拟星载计算机的外部实时仿真环境,与产品级的复合控制器、天线框架驱动机构(an-tenna gimbal drive assembly,GDA)实物组成实时仿真环路。采用Simulink和Stateflow混合建模的方法实现了天线不同模式之间的切换,并用S函数对PCI总线类型的串行接口通信在xPC目标下进行了二次开发。实验结果证明了接口模型建立的正确性、复合控制系统设计的合理性以及该仿真方法的有效性。     

感应电机Backstepping控制方法及dSPACE实时仿真研究

感应电机的高性能控制研究始终是非线性控制领域中的一个重要研究方向，Backstepping控制方法的提出为感应电机控制系统的非线性设计带来了全新的思路。利用本质上是非线性反馈控制的Backstepping方法，在转子磁链和电机转速不可测的情形下，实现感应电机部分状态反馈的位置渐近跟踪，且确保系统中的所有信号的有界性。该方法通过建立磁链、转速观测器，设计全局定义的控制律，具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好等的特点。基于dSPACE的在线仿真结果表明：系统运行平稳，转速、磁链不可获知时，仍可有效渐近跟踪期望的参考位置，具有较优的伺服跟踪特性。     

直流电机神经自适应滑模位置跟踪控制

针对系统部分非线性未知的直流电机的位置跟踪问题，提出了一种基于自适应控制的神经网络滑模控制策略，在这个控制策略里我们采用已有的输入输出线性化方法来消除非线性，且将神经网络的输出加入到控制器当中，仿真结果演示了变负载直流电机的位置输出能够跟踪任意给定曲线。     

一种3自由度自动导引车的运动学建模与仿真

具有两个可操舵驱动轮的自动导引车是一种3自由度运动平台，由于它能在平面上自由行驶，实现位置和方位的独立控制，具有很高的灵活性和机动性。本文建立了小车的逆运动学模型，对其运动特性进行了解析，并在此基础上对小车的路径跟踪运动进行了仿真研究。     

列车编组对高速磁浮桥上轨道梁振动特性和乘坐舒适性的影响

首先基于TR磁浮车辆,轨道梁及桥梁等建模方法建立起高速磁浮车辆-轨道梁-桥梁统一模型,在此基础之上编写计算机仿真程序,最后进行仿真计算和分析。对不同列车编组作用下桥上轨道梁的竖向振动和车体加速度进行了研究,结果发现列车编组对桥梁的振动和乘坐舒适性产生了一定的影响。通过改善列车编组的方法可以提高车桥耦合振动中车辆的动态性能。     

永磁球形步进电机控制驱动器设计仿真与实验

为了在三维永磁球形步进电机中应用新的电流控制方式,采用自适应和变结构控制算法以适应电机负载运行的复杂工况,设计了基于电流跟踪PWM和分时控制基础的电流控制驱动器。Simulink环境下的仿真模型验证了该设计思想的可行性,并在具体的实验平台上得以验证。实验结果表明,该控制驱动系统可以实现永磁球形步进电机的连续轨迹运动控制,完成相应的高级控制算法。

Abstract：

In view of adapting new current control method in the complicated working state of the three-dimensional permanent magnet spherical stepper motor,adaptive and switching control algorithm were applied in the motor control to drive mechanical loads.A current control driver system based on current-tracking and time-sharing strategy was discussed.Simulation and experiment results prove the efficiency of the design principle in Simulink environment and on test platform.Experiment results show that this control system could assure the rotor to follow the continuous path motion and accomplish relevant advanced control algorithm.