基于转速差调节和模型预测控制的双电机伺服系统消隙控制

针对双电机伺服系统,提出一种基于转速差调节和模型预测控制的消隙控制方法。该方法将偏置力矩的施加转换为转速差调节,并利用转速差调节器对双电机进行消隙协调控制,利用模型预测控制提高系统的控制性能。首先,分析了双电机伺服系统结构及其工作原理;然后设计了基于转角输出跟踪误差的转速差调节器和基于双电机伺服系统简化模型的模型预测控制器。最后,通过仿真实验验证了该控制方法能够有效地提高双电机伺服系统的响应速度及控制精度。     

双电机驱动机床进给系统消隙控制

双电机双丝杠驱动的机床进给系统可以提高驱动刚度,但丝杠传动不可避免地带来传动间隙,导致进给跟踪精度降低。针对丝杠传动间隙问题,建立了驱动系统的数学模型,设计双电机力矩分配策略为:在远离期望目标时,两个电动机共同驱动,在接近目标时,一个电动机作为驱动电机,提供驱动力矩,另外一个电动机作为消隙电机提供消隙力矩,实现消隙功能。采用速度差反馈控制方法实现双电机速度同步,消除在相同力矩给定情况下,由于电机特性差异引起的转速同步误差。仿真和实验结果表明所提出的方法能够有效地实现双电机双丝杠驱动机床进给系统的消隙控制。     

双电机驱动伺服系统齿隙非线性控制研究

利用多电机施加偏置力矩是一种齿隙非线性补偿的常用方法,但完全消除齿隙的影响则需要更为深入的控制策略.以双电机驱动伺服系统为研究对象,针对施加偏置力矩后的系统进一步展开研究.通过应用Backstepping方法选择控制Lyapunov函数(CLF),设计了基于状态反馈的控制策略,完全消除了齿隙非线性对系统的影响.理论分析和仿真研究表明,该方案能够保证系统稳定地跟踪参考输入,同时保证整个控制系统渐近稳定.     

浅述双电机驱动系统消除齿轮间隙的对策

在电动伺服系统中常采用双电机驱动实现大力矩输出,而齿隙的存在使得输出轴不能精确定位。本文介绍的采用双电机差步驱动实现自动消隙的控制方法,大大改进了含有齿轮传动机构的控制精度,提高了含有齿轮减速机构的双拖动电动伺服系统的定位精度。     

双电机驱动关节的线性化控制研究

本文基于齿轮传动系统存在的齿隙非线性问题,提出了一种双电机驱动双主动齿轮啮合同一从动齿轮的驱动方案。设计了双电机协调控制算法,包括力矩线性化控制算法与单速度环速度反馈线性化控制算法,解决了电机齿轮传动系统运动过程中的齿隙非线性问题。本文首先介绍了双电机消隙原理与控制方案,然后建立双电机系统控制模型进行分析,最后搭建仿真模型进行控制方案的验证。仿真结果表明,本文所提出的双电机控制方案可以有效地解决齿轮传动中的齿隙非线性问题。     

高速磁悬浮电机电磁轴承变偏置电流控制

针对高速磁悬浮电机电磁轴承采用固定偏置电流导致功耗较大问题,在控制电流采用PID控制基础上,介绍了一种变偏置电流减小电磁轴承功耗的控制方法。推导出电磁轴承功耗与偏置电流关系,结合约束条件,得到最低功耗时偏置电流关于转子位移偏差的函数表达式。为了提高系统快速响应能力,在实际应用中对偏置电流函数表达式进行近似线性化处理。仿真和实验结果表明:该方法既能保证磁悬浮轴承系统稳定起浮,同时静态悬浮和降速过程中降低轴承线圈铜耗达94%,电机转频达700 Hz时降低轴承铁耗约为74%,降低功耗效果明显。     

电动负载模拟器的滑模自适应控制器设计

针对减小电动负载模拟器多余力矩以及适应电机参数时变特性,设计了基于改进模糊趋近律的自适应滑模控制器。首先,根据系统输出与输出的偏差量设计了滑模面;其次,采用模糊策略,动态调整系统的趋近速度,当系统远离滑模面时,加快趋近速度,改善动态品质;当系统接近滑模面时,降低趋近速度,消除抖振,同时提出采用变隶属度函数的方法,改进了传统的模糊趋近律,提高系统在滑模面附近的控制灵敏度;最后,针对多余力矩和系统不确定部分,采用自适应的方法,逼近其上界,实现完全补偿。通过定义Lyapunov函数证明了该控制方法能够保证系统的全局稳定性。仿真实验表明,该控制方法有效地抑制了抖振和多余力矩,增强了系统的鲁棒性,提高了系统的自适应能力。     

船载天线伺服系统双电机振动问题研究

船载卫通站双电机消隙系统存在结构复杂、消隙运转振动故障影响因子多的情况。在分析卫通天线双电机消隙系统信号走向、控制系统结构的基础上,列出故障树明确各影响因子间关系。提出基于电流分析的双电机消隙系统传动链故障检测方法,辅助双电机消隙系统传动链进行健康诊断、故障预警。某故障案例验证了该方法的有效性,可为伺服系统其他类似故障排查、健康诊断提供参考。     

基于扰动补偿的双电机同步消隙策略研究

在减速比较大的末端齿轮传动机构中,齿隙的存在将导致系统的动态性能表现大幅降低。针对常见的对齿隙进行数学建模及仿真的分析方法,在Creo中建立实体模型,导入Adams并与MATLAB/Simulink进行联合仿真的方式来验证双电机驱动消隙策略的有效性,并设计基于双电机控制系统的扩张状态观测器(ESO)对扰动进行补偿。仿真结果表明:采用的双电机同步消隙策略能有效解决末端齿轮传动机构的齿隙问题,所设计的补偿器能可靠抑制扰动对伺服系统的影响。     

面向重型机床回转工作台的双电机消隙技术

重型机床大型回转工作台由于齿轮间隙的存在而影响机床性能和精度,从这个问题出发,阐述了利用双电机驱动消除齿轮机械传动间隙的原理,针对回转工作台模型进行了动力学建模仿真,并建立双电机消隙的仿真平台。利用华中数控848B系统和回转实验台进行试验,验证机械参数对消隙效果的影响,满足了重型机床回转工作台双电机消隙的技术需求。     

逆变器-永磁无刷电动机系统数学模型与仿真

永磁无刷电动机以其功率密度高、调速范围宽以及运行效率高而广泛应用于电动车辆的驱动系统,而采用120°方波电流控制的永磁无刷电动机虽然控制方式简单,但仿真分析模型复杂.寻求一种简洁实用的仿真模型对于分析永磁无刷电动机的转矩脉动、提升控制性能十分关键.本文引入电压开关函数建立了永磁无刷电动机仿真与分析模型,该模型综合考虑逆变器开关过程、电感续流过程、电动机换流过程中的动态电流变化过程.仿真和实验结果比较验证,该仿真模型能够近似描述永磁无刷电动机实际工作过程,可应用于分析永磁无刷电动机转矩脉动以及弱磁控制性能等,提高实际调试效率.     

永磁同步电机有限集模型预测直接转矩控制

针对永磁同步电机(PMSM)模型预测直接转矩控制(DTC)转矩脉动大、功率元件开关频率不恒定等问题,将两电平逆变器的8个电压空间矢量作为有限控制集,应用到PMSM DTC中。设计考虑转矩误差、最大转矩电流比及电流约束的成本函数,利用成本函数来估算有限集合中各电压矢量的占空比,从而求得逆变器的最优电压矢量作为系统控制量。与传统模型预测控制方法相比,该方法的电流谐波和转矩脉动显著降低,且转矩动态性能也得到改善。仿真试验结果验证了所提出的控制方案有效性。     

新型软起动最小转矩脉动的控制策略研究

研究了基于自关断器件的新型软起动。分析了新型软起动的摹本原理和工作特性，给出了软起动系统的数学模型，重点研究了电机起动过程中的转矩脉动问题。在仿真分析电机连接三相系统时定了电压的第一个系统周期内开关时刻与转矩脉动关系的基础上，给出了转矩脉动的控制策略。利用开关时刻计算函数，得到施加电压的最佳开关时刻。按照此开关时刻施加电压，可以减小甚至消除电机起动时的脉动转矩。实验结果证明该方法对于新型软起动是切实可行的。     

基于命令滤波反步法的双电机离散同步控制

针对双电机伺服系统同步控制精度问题,在命令滤波的基础上设计离散跟踪与同步控制方案。通过建立双电机系统离散动力学方程,降低了命令滤波器反步法设计过程中的计算难度,还能同时处理虚拟控制信号。在控制器设计中定义补偿信号消除误差,进而提高跟踪性能。结果表明,神经网络可以高效处理电机运行中轴转矩或齿隙等带来的非线性扰动。最终通过Lyapunov分析控制方法的稳定性,结果表明双电机伺服系统在该控制器作用下具有良好的跟踪及同步性能。     

立体车库搬运器双电机同步控制算法的研究与分析

立体车库搬运器作为立体车库的重要组成装置可实现存取过程中的升降与旋转功能,因此提高双电机同步控制系统的控制精度对车库整体性能的提高具有重要意义。针对在传统PI控制算法下运行的双电机同步控制系统存在的主从电机响应曲线误差大、控制补偿能力弱等问题,联合三角形隶属度函数提出了一种适用于立体车库搬运器双电机同步控制系统的分级自适应Fuzzy-PI算法,并运用Simulink建立以永磁同步电机（PMSM）为控制对象的双电机同步控制系统仿真模型,将其与滑膜变结构控制算法控制效果进行对比分析,仿真结果表明,改进后的分级自适应Fuzzy-PI算法极大地提高了主从电机速度与转矩的动态调节能力与同步响应精度。     

异步电机模型预测三电平直接电流控制

三电平逆变器为控制系统提供了更多的电压矢量,相对于传统两电平逆变器能够使得直接电流跟踪控制变得更加精确,能进一步减小电流纹波。但是三电平逆变器存在中点电压平衡问题,如果不对中点电压进行控制会使得电机无法正常工作,同时在大容量三电平逆变器中一般需要其降低开关频率。因此,提出一种具有中点电压平衡和降低开关频率功能的模型预测直接电流控制方案:通过对中点电压进行预测控制,在模型预测直接电流控制的价值函数中加入开关切换次数的约束,能将中点电压有效控制在给定的范围内,并同时实现逆变器开关频率的降低;针对控制延时导致定子电流在参考值附近振荡并增加电流纹波和转矩脉动,采用延时补偿提高控制系统性能。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性和可行性。     

基于二阶滑模算法的永磁电机直接转矩控制

针对传统直接转矩控制(DTC)方法低速控制精度差、转矩脉动大、开关频率不稳定等问题,提出了一种基于二阶滑模控制的永磁电机DTC方法。该控制方法基于二阶滑模控制原理,将传统磁链控制器与转矩控制器以滑模控制器替代,对空间电压进行矢量调制,提高了开关频率的稳定性,获得了良好的动态稳定性,改善了电机输出性能。仿真与试验结果表明,该控制方法能够有效减小电流脉动与转矩脉动,同时提高了控制系统的抗干扰能力,实现了电机的快速动态响应,具有较强的鲁棒性能。     

模糊自适应控制在永磁同步电机直接转矩控制的应用

提出了一种新的永磁同步电机直接转矩控制方法。永磁同步电机直接转矩控制中,没有任何一个逆变器开关矢量能够产生恰好的定子电压,使该电压可以产生所期望的转矩和磁通变化,因而产生了较大的转矩和磁通脉动,并且逆变器的开关周期不恒定。这种脉动通过控制正反电压矢量作用时间可以降低,提出了一种自适应模糊控制器确定占空比的方法。该控制器输出部分的比例因子可以根据转矩的变化趋势经自适应机构的模糊规则库在线调整,不仅可以使永磁同步电机直接转矩控制系统保持恒定的开关频率,而且可以有效地减小磁链和转矩脉动,特别是低速时的转矩脉动。仿真验证了自适应模糊永磁同步电机直接转矩控制策略的有效性。     

12相同步电动机模型与调速控制策略

对12相同步电动机的数学模型进行了分析,结果表明,在合理假设的基础上,4套绕组输入电流、电压以及磁链的d-q轴分量是相等的,即4套绕组对总的电磁转矩的贡献是相同的。进一步推导得到了气隙磁链定向控制12相同步电动机调速系统的气隙磁链观测器。在此基础上,提出了12相同步电动机调速系统的控制策略：将总的转矩电流均分为4份,每份将是单Y绕组的给定转矩电流,再根据三相同步电动机气隙磁链定向控制方法,得到相应的脉冲触发顺序,使负载电流跟踪给定值变化,完成调速控制要求,该理论分析将为进一步的系统实现提供重要的依据。