基于超螺旋滑模扰动观测器的永磁同步电机无传感器抗干扰控制策略研究

目的 提高包装行业中自动化设备的工作精准度,优化传统永磁同步电机无传感器控制系统的稳定性,提高电机遭遇内外扰动后的系统鲁棒性和抗扰动性能。方法 引入超螺旋滑模算法,设计一种超螺旋滑模MRAS观测器来提高系统的稳定性,同时利用滑模扰动观测器对电机良好的动态进行性能追踪,利用超螺旋滑模算法对其进行性能优化,提出超螺旋滑模MRAS观测器和超螺旋滑模扰动观测器对永磁同步电机复合控制的策略。结果 该方案有效降低了电机遭遇扰动时转速估计误差,误差在0.8r/min附近波动,明显提高了电机控制系统遭遇干扰后的响应速度。结论 在MATLAB/SIMULINK中进行实验仿真,结果表明所提控制策略提高了系统的鲁棒性和追踪精度,加强了系统的抗干扰能力。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制

永磁同步电机因其自身的一些优点,在国防、工农业生产和日常生活等方面获得越来越广泛的应用。同时随着无位置传感器的深入研究以及矢量控制技术的日趋成熟,基于无位置传感器的永磁同步电机矢量控制系统正成为一个重要的研究方向。本文首先简单介绍了永磁同步电机测量模型和矢量控制的基本原理,在此基础上介绍了近十几年来提出的多种估算永磁同步电机转子位置和转速的方法,比较了各种方法的优缺点,并介绍了不同方法所适用的条件和场合。最后对滑模观测器方法进行了详细的分析,并着重对基于该方法的永磁同步电机矢量控制系统进行了细致的研究和仿真。     

永磁同步电机无传感器控制仿真研究

介绍了高频信号注入法在永磁同步电机无传感器控制系统中的实现,采用矢量控制策略和电压空间矢量脉宽调制技术,构建了永磁同步电机无传感器控制系统的电流、转速双闭环控制模型,基于外差法设计了转子位置观测器,完成了对电机转子信息的获取,并在MATLAB/Simulink环境下进行了系统的仿真分析.仿真结果证明,该方法能够准确估计转子信息,且能满足矢量控制的要求.     

永磁同步电机无位置传感器控制低速性能提升方法

针对永磁同步电机(PMSM)位置观测器在低速范围受逆变器非线性、定子电阻和电感参数摄动等因素影响而导致位置估计精度下降的问题,提出一种集成定子电阻自适应的降阶磁链观测器,同时通过离线测量的电感饱和特性制作电感随电流变化的曲线进行电感在线更新,提高低速范围位置估计精度。使用了三相端电压测量电路,采用测量电压代替给定电压,消除逆变器非线性因素对位置估计的影响。将所提策略在150 W的永磁同步电机实验平台上进行验证,实验结果表明所提策略无需准确电阻参数,在各种运行工况下位置估计精度高,可实现速度反转,增强了无位置传感器控制低速性能。     

空心杯永磁同步电机的控制策略分析

空心杯电动机属于直流、永磁、伺服、微特电机，由于其具有突出的节能特性、灵敏方便的控制特性和稳定的运行特性，因此应用广泛。针对空心杯电机绕组的电感量低，电气时间常数小而造成绕组内电流波动大的问题，采取相应的方法进行改善，对于进一步探讨空心杯永磁同步电机发展具有一定帮助。     

电动车用永磁同步电机控制技术研究

目前，用于电动车的永磁同步电动机的调速系统以其结构简单、运行可靠、效率高、维护量小等优点，发展得越来越快。由于单位功率因数控制策略能节省变流器容量，缩小变流器体积，减少工业成本，在电动车工业领域具有广阔的前景。     

永磁同步电机直接转矩控制技术研究

与异步电机相比,永磁同步电机具有结构简单、功率因数高、转矩惯量比大等优点。但是它也存在定子和转矩脉动大,开关频率不恒定等诸多问题。该文针对永磁同步电机直接转矩控制中出现的转矩脉动较大的问题,提出了一种永磁同步电机无磁链闭环直接转矩模糊控制的方法。该方法采用模糊控制器作为转速环的控制器,并去除磁链闭环,加入磁链限幅环节,将转矩作为控制目标,通过模糊控制器的优化,得出系统具有良好动态性能和自适应性。     

永磁同步电机抗干扰复合滑模控制器的设计

目的 在灌装、封口等包装作业过程中,提高永磁同步电机的快速响应和抗干扰能力,同时减少控制系统的抖振现象。方法 提出一种复合滑模控制策略,设计一种能适应滑模面和系统状态变化的分段速率滑模趋近律,将其与新型积分滑模面结合,设计一种带速度环的滑模控制器。同时,设计一个干扰观测器,用于估计闭环系统的扰动,并将估计后的扰动实时补偿到控制器的输出电流中,构建复合控制器。结果 仿真结果表明,设计的控制器能够显著提高收敛速度,并有效减少了控制系统的抖振,从而提高了动态质量。此外,干扰观测器与控制器结合的复合控制器可以提高系统的抗干扰能力,从而进一步提高了控制性能。结论 文中提出的复合滑模控制策略可以有效提高永磁同步电机调速系统的动态性能,减少控制系统的抖振,为实现高效、稳定的控制提供了有效的解决方案。     

无轴承永磁同步电机转子磁场定向控制系统研究

无轴承永磁同步电机是具有磁悬浮轴承优点的一种新型电机；在阐述了无轴承永磁同步电机工作原理基础上，采用转子磁场定向控制策略，推导了无轴承永磁同步电机径向悬浮力和电机旋转部分数学模型；根据无轴承电机解耦控制的要求设计了无轴承永磁同步电机转子磁场定向矢量控制系统，并以数字信号处理器TMS320LF2407为核心，研制了矢量控制系统的硬件和软件。实验结果表明：电机工作在0～3000r/min范围内，转子悬浮稳定且电机转速连续可调。     

小电容功率变换器-永磁同步电机系统脉动电流控制策略

直流母线电压波动是小电容功率变换器永磁同步电机系统中存在的一个重要问题,尤其是在以单相交流输入的系统中该问题显得更加突出.为了减小母线电容,可以通过减小母线电压波动来实现.本文提出了一种永磁同步电机脉动电流控制方法,该方法实质上是将电机视为电感用来储能,通过控制电机的无功电流分量来控制电机的无功功率分量,使得电机功率跟...     

电机无速度传感器控制技术在包装生产线中的应用

目的 为提高自动化包装生产线的产品效率和质量,简化传动系统结构,改善永磁同步电机控制系统性能。方法 提出一种基于滑模观测器的无速度传感器控制技术,建立永磁同步电机数学模型。在此基础上,设计一种滑模自适应观测器,可用于观测定子电流和转子磁链,同时给出一种I/F启动策略。通过仿真和实验对系统性能进行验证。结果 仿真和实验结果表明,所述控制方法不仅可以解决电机启动问题,而且采用滑模观测器能够较好地实现转速跟踪,进而确保转子位置准确性。在实际应用中,可将横封横切机构的切点偏差控制在0.4mm以内,平均偏差只有0.2mm。结论 无速度传感器控制系统具有响应速度快、调速性能好、鲁棒性强等特点,可以确保电机速度、位置控制精度,进而降低整个控制系统的冗余性、不稳定性,适合包装、仿真、印刷等场合使用。     

基于改进型自抗扰控制的永磁同步电机伺服控制

目的 解决传统包装机械存在的包装速度慢、包装质量堪忧等问题,满足包装机械的高效率、高精度等要求,提高食品包装的自动化水平和包装企业的经济效益。方法 对具有较大潜力的永磁同步电机,进行控制器和控制方法的研究与改进,并最终选定自抗扰控制器,对自抗扰控制器中非光滑函数fal进行改进得到连续平滑的tal函数,使其减小在原点周围的颤振,并且基于tal函数重新设计非线性状态误差反馈率和扩张状态观测器,以取得对永磁同步电机更好的控制效果。结果 仿真表明,tal函数比fal函数具有更好的平滑性和连续性。基于改进型自抗扰控制的永磁同步电机具有更好的动态性能、稳态精度、抗扰能力和跟踪能力。结论 文中优化后的永磁同步电机伺服控制系统,适用于高精度、负载变动频繁的场合,能够有效地提高包装自动化水平,满足高效率、高精度的包装行业要求。     

包装机驱动控制系统中谐波噪声信号抑制策略

目的为了抑制谐波信号的影响,提取得到更准确的转子位置信息,提高包装机动力系统性能。方法文中提出一种基于滑模观测器、改进广义二阶积分器锁频环、锁相环的无传感器控制方案,并通过Simulink仿真实验验证该方法提取电机转子位置信息的能力。结果该方案能够有效降低反电势信号中的直流谐波分量和5、7次谐波分量,提高了基波信号纯度,降低了转速估计误差,提高了永磁同步电机运作过程中转速稳定性与可靠性。结论在Matlab/Simulink中进行静态实验与动态实验,实验结果验证了文中采用的控制策略对不同阶次谐波噪声信号具有更好的抑制效果,能够提高永磁同步电机转速估计精确度,提高包装机动力系统工作性能。     

Control of Velocity Profiles in a Boundary Layer

The control of average velocity in the turbulent boundary layer of a flat plate is investigated theoretically and experimentally. The control is exercised by injecting jets of air into the incident flow. Interpolation expressions are derived for the distribution of average velocities, dependent on the control parameters.     

数值模拟大气边界层中解决壁面函数问题的方法研究

在雷诺平均N-S方程湍流模型框架内,壁面函数常用来模型化壁面附近的低雷诺数流动。探讨基于标准湍流模型数值模拟大气边界层中出现的壁面函数问题。在已有标准壁面函数基础上,通过增加一个附加项来模型化地表上面建筑结构等粗糙元由于大小不一、错乱分布对地表附近空气流动产生的附加影响。通过模拟缩尺比为1∶300的具有较大空气动力学粗糙长度的中性大气边界层,以及缩尺比为1∶50的TTU低矮建筑模型在中性大气边界层内的绕流,对附加项的有效性和使用场合进行评估和说明。结果表明:附加项对于解决壁面函数问题,即在计算域内保持来流边界条件是必要的。     

基于人工免疫算法的SVG电压外环控制器控制策略

针对高维非线性电力系统复杂的控制对象,在静止无功发生器（SVG）的电压偏差-无功的控制方法上,采用人体免疫系统维持自身功能正常的机理,以稳定电力系统工作状态,提出基于人工免疫算法的SVG外环控制器控制策略。研究中识别电力系统中相应抗原物质的电压变动因素,细胞激活生成过程的模糊建模,运用Mamdani模糊推理和重心中心解模糊方法,得到内环控制所需要的无功参考值指令。通过单机双闭环控制的SVG控制器离线仿真,对三相对称短路故障后控制的影响分析,并与PI控制方式比较。结果表明,所提出的仿生免疫机理的控制方案对于SVG中动态无功调节过程和对电力系统稳定性的控制作用是有效的。     

基于稳态ANN模型和模糊PD控制的变速直膨式空调系统温湿度同时控制方法

直膨式空调系统温湿度控制过程高度耦合,造成传统方法下室内空气温湿度的同时精确控制较难实现。本研究基于模糊PD控制逻辑,利用稳态ANN模型建立新型温湿度同时控制算法,根据实时温湿度的控制误差计算所需的显、潜冷量,输出风机、压缩机转速,实现温湿度的同时控制。针对建立的新型控制算法,进行了控制性能验证实验,命令跟随实验结果表明,在新型控制算法的控制下,空气干球与湿球温度设定值改变后在720 s内被稳定在新的设定值,误差在±0.2℃以内;负荷干扰实验结果表明,在有负荷扰动的条件下,控制器在干湿球温度偏离设定值0.5℃后迅速响应,并在600 s内将干湿球温度控制到设定值,波动不超过0.2℃。因此本文建立的新型控制方法可以实现使用变速直膨式系统进行室内空气温湿度同时控制。     

Advances in piezoelectric thin films for acoustic biosensors,acoustofluidics and lab-on-chip applications

Recently, piezoelectric thin films including zinc oxide (ZnO) and aluminium nitride (AlN) have found a broad range of lab-on-chip applications such as biosensing, particle/cell concentrating, sorting/patterning, pumping, mixing, nebulisation and jetting. Integrated acoustic wave sensing/microfluidic devices have been fabricated by depositing these piezoelectric films onto a number of substrates such as silicon, ceramics, diamond, quartz, glass, and more recently also polymer, metallic foils and bendable glass/silicon for making flexible devices. Such thin film acoustic wave devices have great potential for implementing integrated, disposable, or bendable/flexible lab-on-a-chip devices into various sensing and actuating applications. This paper discusses the recent development in engineering high performance piezoelectric thin films, and highlights the critical issues such as film deposition, MEMS processing techniques, control of deposition/processing parametres, film texture, doping, dispersion effects, film stress, multilayer design, electrode materials/designs and substrate selections. Finally, advances in using thin film devices for lab-on-chip applications are summarised and future development trends are identified.