基于高阶滑模控制的异步牵引电动机可变损耗最小化

异步牵引电动机的工作效率和电能消耗率与其电动机的可变损耗有关,针对可变损耗即定转子铁损和铜损的最小化,需要计算出最佳的转子磁链模量。基于铁损的非线性数学模型和最佳效率下最优转子磁链数学模型,依托高阶滑模控制器以及超螺旋算法,转子磁链模量采用具备期望速度的异步牵引电动机实时跟踪监测。利用二次李雅普诺夫函数保证闭环跟踪监测系统的稳定性,为估算不可测的转子磁链和励磁电流变量,故设计滑模观测器,针对负载转矩来设计状态观测器。通过仿真和试验分析所提出的控制器及观测器,结果显示在同样负载转矩条件下,最优磁链相比固定磁链的可变损耗明显降低。     

基于非线性观测器的路面附着系数估计方法

提出了一种基于非线性观测器的路面附着系数估计方法。针对转向工况下路面附着系数的实时估计问题,建立了车辆的非线性动力学模型,构造了全维观测器,以估算轮胎回正力矩。根据车辆的侧向动力学特性,将车载传感器测量值与车辆模型输出值之间的偏差作为非线性观测器的Luenberger类型反馈项,实现了对车载传感器的充分利用。通过李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性分析,确定了非线性观测器反馈环节的增益,并在Matlab/Simulink仿真环境下对该方法进行了验证。仿真结果表明,该估计方法在不同路况下具有较高的准确性。     

基于光谱观测器的永磁同步直线电机初始相角检测

为解决现有永磁同步直线电机初始相角检测方法存在算法复杂和硬件电路性能要求高等问题,提出了一种基于光谱观测器的PMSLM初始相角检测方法。通过施加直流电压矢量将电机定位在某一指定角度附近,在位置环控制电机位移为0的基础上,对估计角度施加固定幅值的正弦抖动,从而得到交轴电流波形。根据光谱观测器理论,对交轴电流波形进行滤波观测,获取其一阶分式,并利用一阶分式的零点计算得到估计角度偏差。最后,利用RT-LAB仿真平台建立永磁同步直线电机快速控制原型,试验结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

轨道交通异步牵引电机无速度传感器矢量控制技术分析

介绍适用于轨道交通的异步牵引电机无速度传感器矢量控制方法。分别从控制原理、不同调制模式的切换、基波电流提取、带速重投以及黏着控制方面对轨道交通中列车异步牵引电机的矢量控制原理进行说明。着重阐述如何根据异步牵引电机数学模型采用全阶磁链观测器观测出异步牵引电机的转子磁链,利用转速估计计算,实现异步牵引电机无速度传感器的转速估计。仿真和实验结果表明,该方法可以实现转速的快速和准确估计,系统具有良好的动静态性能。     

单个逆变器驱动两台并联感应电机的无速度传感器矢量控制方法

介绍在单个逆变器驱动两台定子绕组并联的感应电机时,对各转子产生的转矩采取无速度传感器矢量控制的方法.该方法采用自适应转子磁通观测器取代磁通传感器,磁通观测器中增加转子速度自适应测定来取代速度传感器.试验结果表明,在每台感应电机不同的额定条件下,该方法是实用的.     

用于异步电动机无速度传感器控制的自适应滑动模式观测器

介绍了用于异步电动机无速度传感器的磁场定向控制的一种自适应滑动模式观测器.该观测器通过电动机电方程式来检测两相静止参考坐标中的转子磁通分量.通过一个由Lyapunov函数得来的附加关系式可以推算电机速度.充分解释了滑动观测器和速度推算法的分析推导.在TMS320F240数字信号处理器控制器的基础上,给出了试验结果.说明和讨论了系统性能和电机参数偏差的影响.     

计及时变扰动下永磁牵引电机无传感器滑模控制

针对永磁同步牵引电机因参数摄动不确定因素造成控制性能下降以及速度传感器存在成本高、环境要求严格、估计精度不足等问题，提出了一种基于自适应广义高阶平方根容积卡尔曼滤波算法（ASRGHCKF）无速度传感器的永磁同步电机（PMSM）自适应非奇异快速终端滑模控制算法。首先，建立参数摄动下PMSM数学模型；其次，基于扩展滑模扰动观测器（ESMDO）设计自适应非奇异快速终端滑模转速控制算法（ANFTSMC），选择新型指数趋近律可随系统距离滑模面的远近自适应调整趋近速度，同时ESMDO实时精准观测系统的未知扰动部分；最后，结合ASRGHCKF实时精准估计电机的转速和转子位置。通过与PI和传统SMC算法进行仿真和半实物试验对比，验证了该算法在电机参数摄动下暂稳态性能更佳，有利于改善PMSM的无速度传感器控制效果。     

基于卡尔曼滤波器的无传感器矢量控制

永磁同步电动机因具有运行性能好、功率密度和效率高等特点，在生产和理论研究中得到广泛应用。在电动机应用领域中，拖动控制系统的可靠性极其重要，无位置传感器永磁同步电动机控制是电机拖动技术领域的一个热点。本文主要研究了永磁同步电动机（IPMSM）的无速度和位置传感器矢量控制。提出了基于卡尔曼滤波器无位置传感器的永磁同步电动机的转子位置和转速估计的方法。     

一种基于模型优化自抗扰控制的新型定子磁链观测器

磁链观测是实现高性能转矩控制的基础。针对直接转矩控制系统低速时磁链观测精度差的问题,提出了一种基于模型优化自抗扰控制的新型定子磁链观测器,以定子磁链的频率响应函数为依据,根据其幅频和相频特性分析了磁链观测对电机参数变化的敏感性。分析结果表明,按照这种思路设计的定子观测器在不同的转速和负载条件下都能达到较为理想的观测精度。     

基于矢量控制系统的转子电阻鲁棒观测器及其对比研究

提出了一种具有抑制转子电阻不确定性对速度辨识影响的转子电阻鲁棒观测器,运用Lyapunov稳定性理论,构造新的Lyapunov函数,从理论上证明了观测器在全速范围内的稳定性,推导出转速的辨识率。通过与目前流行的转子电阻与转速双辨识方案的仿真比较研究,结果表明:本文提出的转子电阻鲁棒观测器,可在全速范围内很好地抑制转子电阻不确定性对速度辨识的影响,具有很好的鲁棒性能,并且其计算量小,结构简单,且实时性容易满足,在工程实用性上更具优势。     

一种新型永磁同步电机无传感器方法

从永磁同步电机的数学模型出发,设计滑模自适应观测器,将电流误差作为滑模开关函数,根据李亚普诺夫稳定性理论来判定观测器的收敛性的条件,并根据滑模观测器求解出扩展反电动势,将反电动势和位置误差构成锁相环,通过锁相环得到准确的位置和转速信息,最后通过仿真结果验证了所提方案的可行性.     

无速度传感器感应电机自适应观测器的稳定性分析与设计

分析了感应电机低速发电工况下现有采用极点配置的自适应观测器存在不稳定区域的原因,得出了自适应观测器在全速范围内稳定的条件.在此基础上提出一种改进的速度自适应律和观测器增益矩阵选取方案.应用Lyapunov稳定性理论,得到基于自适应观测器的速度辨识自适应律;观测器的增益矩阵通过求解2 个双线性矩阵不等式得到.在MATLAB/SIMULINK环境下,对基于自适应观测器的无速度传感器感应电机直接转矩控制进行了仿真.仿真结果表明,本文给出的自适应观测器在全速范围内具有良好的稳态和动态性能,并具有很好的鲁棒性.     

铁路信号非线性系统故障诊断方法研究

基于二值逻辑的故障诊断方法将系统状态分为正常状态和故障状态。本文针对介于正常状态和故障状态之间的中间状态,提出一种基于模糊逻辑和粒子滤波的非线性系统故障诊断方法。模糊逻辑可以描述非线性系统的故障渐变过程,而粒子滤波可以评估系统状态。通过比较不同故障等级的实际系统状态与系统评估状态,所得到的残差可作为故障诊断标准。以某型铁路信号控制系统的非线性系统为研究对象,利用不同开关状态模拟各种系统故障,仿真结果表明:该方法比传统二值逻辑故障诊断方法的精度更高,且诊断结果能够体现系统故障等级,较准确地反映系统实际故障情况,可以提高信号系统故障诊断的准确性。     

TPZ/48钢箱梁式架桥机施工状态下屈曲稳定性研究

采用有限元软件ANSYS建立某大跨度钢箱梁式架桥机在浇筑施工状态下弹塑性有限元模型。基于非线性屈曲理论,采用位移控制的弧长法加载跟踪结构平衡路径,对含初始几何缺陷的架桥机结构进行非线性屈曲分析。通过对失稳特征点的荷载—位移曲线分析,确定该型架桥机施工状态下的极限承载力、局部稳定和整体稳定的安全系数。架桥机的极限承载力为3 755t,大于设计施工荷载1 600t,整体稳定安全系数为2.35,但局部稳定安全系数仅为1.32;失稳位置发生在支座以及跨中的底板、横隔板、腹板等处。由非线性屈曲分析结果与特征值屈曲分析结果的对比分析得到:对于复杂结构,由于结构内局部发生屈曲后荷载会发生转移,其结构并未失去整体承载能力,因此由非线性屈曲分析得到的临界载荷可能大于由特征值屈曲分析得到的临界载荷。     

基于滑模观测器的LSLSM位置辨识研究

基于长定子直线同步电机(LSLSM)的磁浮列车在中高速运行时,传统的车载位置传感器无法准确获取电机位置信息,并且位置信息易受到干扰,为此提出基于滑模观测器的位置辨识方法。在分析滑模观测器对定子电阻、d轴电感和q轴电感参数敏感性基础上,采用一种基于q轴电感校正的LSLSM位置辨识方法,可提高位置观测精度和系统可靠性。通过数字仿真和磁浮试验线验证了所提方法的正确性。     

全阶状态观测器在传动控制系统中的速度辨识

比较了直接转矩控制中2种计算定子磁链的方法：全阶磁链观测器法和电压-转速模型法的异同。利用MATLAB对设计的一个闭环磁链观测器进行极点配置,在该观测器基础上采用自适应原理对电机转速进行辨识。     

直线电机地铁车辆铝基复合材料制动盘动力学性能分析

利用多体动力学软件建立了直线电机地铁车辆动力学模型,采用Simpack和Simulink联合仿真的方法,考虑实际作用在车辆上的牵引力、制动力和电磁力,以工程实际需要为背景,对比分析了该地铁车辆将铸铁制动盘更换为铝基复合材料制动盘前后,在惰行、牵引、制动工况运行时的电机气隙、电机和轴箱振动以及各项动力学指标。研究结果表明:更换制动盘后对电机和轴箱的振动影响很小;车辆的非线性临界速度略有提高;平稳性和舒适度指标差异很小;更换制动盘前后车辆的轮轴横向力和脱轨系数差异很小;由于更换后的铝基复合材料制动盘质量小,减小了簧下质量,因此轮轨垂向力和轮重减载率有所改善。     

一种具有鲁棒性的磁链观测器在异步电机直接转矩控制中的应用

对磁链的准确估计在异步电机直接转矩控制中具有至关重要的作用．针对参数不确定电机模型．利用Lyapunov函数方法，给出了一种基于线性矩阵不等式（LMI）的具有鲁棒性的磁链观测器设计方法．得到了磁链观测器辨识的收敛性条件：相对于基于参数辩识磁链估计方法，其计算量很小．容易满足实时性控制的要求、仿真结果表明．磁链受定转子电月且不确定性变化影响较小．具有较强的鲁捧性．     

基于神经网络的无速度传感器感应电机转子电阻辨识方案

针对矢量控制系统提出了一种转子电阻在线辨识方案.应用神经网络理论,以转子磁链电压模型的输出为参考值,神经网络模型的输出为估计值,通过反向传播算法不断调节神经网络的权值,使转子磁链的估计值跟踪参考值,间接辨识出转子电阻.在MATLAB6.5/SIMULINK下,对无速度传感器感应电机矢量控制系统在电阻变化时的情况进行了仿真.仿真结果表明,辨识算法具有较好的静动态性能.     

CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道线路路基不均匀沉降限值研究

基于列车—轨道耦合动力学理论,考虑无砟轨道各部件间及无砟轨道与路基间接触状态非线性,建立列车—板式无砟轨道—路基三维非线性有限元耦合动力学模型,进行自重荷载、轨道中长波随机不平顺、轨道短波随机不平顺、路基不均匀沉降荷载、无砟轨道板温度梯度荷载共同作用下,高速铁路CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道路基不均匀沉降限值研究。结果表明:无砟轨道板温度梯度荷载对无砟轨道各部件受力均有较明显的影响,因此在进行无砟轨道线路路基不均匀沉降限值研究时有必要同时考虑无砟轨道板温度梯度荷载的影响;路基上CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道线路的路基不均匀沉降限值由底座板疲劳破坏控制,路基不均匀沉降幅值达到7mm时无砟轨道底座板的最大拉力达到疲劳破坏限值1.674MPa,因此建议高速铁路CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道路基的不均匀沉降限值为7mm/20m。