未知负载和转子电阻的交流感应电机自适应控制

基于自适应观测控制器设计了三相交流感应电机调速系统,该控制器在未知电机转子电阻和负载及不需要测量磁链情况下,可同时且不受限制地单独控制电机转速(转矩)和磁链.控制器只测量转速、电压和电流信号自适应估计磁链和未知参数.用该控制方法设计了两相坐标轴磁场定向电机模型,系统不存在非线性,因此适合离散化和DSP系统的数字实现.     

基于负载转矩观测器的PMSM鲁棒无源控制

从能量角度出发,将永磁同步电机看作是有能量输入和输出端口的装置.按照端口受控耗散哈密顿系统对其建模,利用互联和阻尼配置的能量配置方法,设计无源控制器.针对无源控制下的系统受到干扰时稳定性较弱,结合鲁棒控制技术,设计鲁棒无源控制器,以提高控制品质.系统转速调节采用滑模控制器,同时由负载转矩观测器估计实际转矩,增强系统抗负载扰动能力.仿真结果表明了该控制方法的有效性.     

基于自适应滤波算法的牵引网谐波电流检测

研究了自适应噪声对消技术在供电系统谐波电流检测模块中的应用及其使用的传统LMS算法,分析了传统固定步长算法的不足,并借鉴已有的多种变步长函数,提出了一种结合双曲正割和双曲正切变步长函数的自适应滤波改进算法.通过Matlab软件进行实验,分别模拟了采用传统LMS算法、双曲正割函数算法、双曲正切函数算法以及改进后的变步长算法的电流检测过程,并将检测到的基波电流波形进行比较,发现改进算法结合了所选两种函数收敛速度快、稳态精度好的优点,面对系统发生突变有了良好的响应速度和稳定能力,验证了改进算法的合理性.     

吊舱推进电机的无模型自适应滑模矢量控制

为解决半潜船吊舱推进电机控制系统中负载扰动造成的转速跟踪性能差的问题, 提出一种基于数据驱动的吊舱推进电机转速矢量控制方法; 对包含未知负载扰动的推进电机转速方程进行离散化处理, 给出关于输出转速与输入电流离散后的非线性转速系统; 由于非线性转速系统方程中变量较多且负载扰动模型未知, 设计了基于数据驱动的无模型自适应控制器, 并给出了伪偏导数估计算法; 采用滑模观测器观测螺旋桨负载扰动, 同时给出了滑模控制器; 结合无模型自适应控制和滑模控制给出了负载扰动下的无模型自适应滑模(MFASM)控制方案; 构建了吊舱推进电机无模型自适应滑模矢量控制调速系统, 并在MATLAB/Simulink环境下给出了仿真结果。研究结果表明: 在船舶正常作业恒定转速下, 在0.3~0.5 s时间区域内, 采用MFASM矢量控制方案和PI矢量控制方案的吊舱推进电机的转速误差分别为2、6 r·min-1; 在0.8~1.0 s时间区域内, 采用无模型自适应滑模矢量控制方案和PI矢量控制方案的吊舱推进电机的转速误差分别1、3 r·min-1; 对于船舶操车作业的可变转速情形, 采用MFASM矢量控制方案的推进电机转速和转矩达到稳态的时间比PI矢量控制方案少0.01~0.03 s。可以看出, 采用MFASM矢量控制方案可改善吊舱推进电机转速跟踪性能, 是一种有效的抑制负载扰动的数据驱动控制方法。      

基于反步非奇异终端滑模的PMSM速度控制

针对永磁同步电机传统调速系统稳定性差的问题,提出基于扰动观测器的反步非奇异终端滑模控制策略。应用递推原理设计了反步控制策略,结合滑模控制器和扰动观测器估计系统负载扰动,实现反馈补偿。仿真实验结果表明,与矢量控制算法和传统滑模控制算法相比,文中方法具有收敛速度快、抗外部干扰能力强的优点。     

基于LabVIEW的EPS助力特性测试系统的设计

基于LabVIEW图形化编程语言设计了汽车电动助力转向系统(EPS)的助力特性测试系统,采用信号发生模块模拟车速信号、发动机转速信号以及转向盘操纵力矩信号并注入EPS控制器,实现EPS在LabVIEW环境下模拟整车环境的工作状况;同时,采用信号采集模块对助力转矩信号以及助力电流信号进行采集、处理。使用该测试系统对某型号EPS在不同车速工况下的助力特性进行测试,证实了该测试系统的有效性,同时测试结果为EPS控制器的设计以及控制策略的制定提供了一定的参考依据。     

基于分数阶PI~λ的矿用牵引交流电机速度控制

为了改善矿用牵引电动机牵引特性及抗负载扰动能力,实现对矿用牵引电动机的高性能控制,提高矿用机车运行的可靠性,将分数阶PI~λ控制应用于矿用牵引电动机矢量控制的速度控制器.采用频域、时域两种方法讨论分数阶积分的优良特性,设计了分数阶PI~λ并应用到矿用牵引电机速度控制器中.最后,仿真分析了分数阶PI~λ控制的矿用牵引交流电机在不同工况下的.研究表明:分数阶PI~λ可改善矿用牵引交流电机控制系统的动、静态性能,提高系统的抗负载能力.     

小功率单相并网逆变器并网电流的比例谐振控制

针对小功率单相并网逆变器传统网压前馈的PI（比例积分）控制器在跟踪正弦电流指令时存在稳态误差和抗干扰能力差等方面缺陷,文中给出了一种PR（Proportional-resonant比例谐振）控制器,并在稳定性、稳态误差和抗干扰性能上比较了PI和PR两种控制器.最后,搭建了仿真和实验平台,对理论分析结果进行验证.结果表明PR控制器在单相并网电流控制更具有优越性.     

智能车辆横纵向运动综合控制方法研究

针对智能车辆运动控制中的多种复杂动力学约束及性能需求,提出基于模型预测控制算法的横纵向综合控制方法,分别设计横向和纵向控制器.横向控制器基于单轨动力学模型,纵向采用分层控制结构,以纵向速度为耦合点结合横向和纵向控制器,并根据路径信息规划车辆行驶速度,实现转向和速度同时控制,最后通过Carsim和MATLAB联合仿真.研究结果表明:控制器具有良好的跟踪性能,实时性强,且能够满足车辆横向稳定性、舒适性和平顺性等要求.     

高速永磁同步电机调速系统扰动抑制策略

为了提高高速离心压缩机驱动电机调速系统的抗扰性能,提出自适应非奇异终端滑模控制的无模型控制方法。设计自适应非奇异终端滑模控制律,引入速度误差变量,采用非奇异终端滑模面,使系统状态变量根据距离平衡点自适应调节,建立无模型超局部模型,设计速度控制器。以额定功率60 kW、额定转速45 000 r·min^-1的高速离心压缩机系统为对象,对方案的控制效果进行了验证。仿真结果表明：在电机参数发生摄动、负载产生扰动时,该方法可以有效提高系统抗干扰性,减小电机转速波动。     

基于滑模MRAS的无直流母线电压传感器PMSM模型预测电流控制

为了提升三相永磁同步电机(PMSM)控制系统的性能,针对PMSM控制系统中直流母线电压传感器故障的问题,基于自适应技术与滑模变结构理论,提出了一种无直流母线电压传感器的PMSM模型预测电流控制(MPCC)策略.采用自适应技术与滑模变结构方法相结合构造直流母线电压滑模变结构模型参考自适应(MRAS)观测器,以实现对直流母线电压值的准确实时估计;利用模型预测电流控制策略,以达到减小电流和转矩脉动的目的.用滑模控制技术,在滑模面中引入速度误差积分项,并同时采用非线性指数函数和指数趋近律,设计转速控制器,以提高系统鲁棒性.仿真结果表明:所设计基于滑模MRAS观测器的无直流母线电压传感器MPCC控制策略不仅能够快速准确的估计直流母线电压值,而且能够保证PMSM系统在直流母线电压传感器故障时稳定运行,进一步提高了系统的可靠性.     

用于大容量传动系统的电压源逆变器并联技术研究

在大容量特别是大电流的电机传动系统中,逆变器需要采用多个逆变模块并联的结构.文中对2个电压源逆变器通过均流电抗器并联带三相电机负载的传动系统进行了分析.围绕并联技术的均流问题,借鉴电源模块的并联控制,提出了同步坐标系下转速电流双闭环的主从控制策略,通过共用转速调节器实现负载均分,并对电路中的零序电流进行控制.仿真和实验结果表明,该控制策略在保证电机动态性能较好的基础上实现了逆变器均分负载电流.     

多自由度反共振机械的模糊可靠性分析

把模糊概率论和多自由度反共振理论相结合起来,分析反共振频率的随机性、电动机转速的随机性、振动弹簧的不均匀性,推导出了表达反共振区模糊子集的隶属函数及计算反共振机械模糊可靠度的计算公式.用此公式可以对反共振式机械进行模糊可靠性检验和设计.并结合实例给出了具体的设计算例分析.     

基于SG3525的新型高压开关电源的研制

应用SG3525PWM控制器、采用单端反激式变换器,设计制作了一种高压开关电源,并对该电源的设计进行了详细分析,对所采用的模块进行了详细介绍.实际应用表明,此高压开关电源具有稳定性好、体积小、响应速度快等优点.能广泛应用于要求高电压、低电流的小型电源系统中.     

基于液压泵/马达逆向驱动的电机启动电流控制方法

针对蓄电池轨道工程车续航里程短、永磁同步牵引电机启动电流大等问题，基于液压泵/马达能量逆向传递特性，提出了利用液压泵/马达逆向驱动的电机启动电流控制新方法. 通过使液压泵/马达工作在马达模式将电机驱动至一定初始转速后接通电源实现电机带速启动，抑制或削弱电机启动电流；永磁同步电机带速启动采用无位置矢量控制方式，结合短路电流矢量法对电机启动时刻的转子转速和位置进行计算，并通过AMESim与MATLAB/Simulink进行联合仿真. 研究结果表明:所提出的电机启动电流控制新方法能让电机的启动峰值电流最大降低70%左右；启动电流与电机接通电源启动时的初始转速有关，且初始转速越接近需求转速则启动电流越小；电机转速稳定后电流大小仅与电机负载有关；液压泵/马达工作排量或蓄能器充液压力越大，电机被逆向驱动时的转速响应越快.      

基于负载转矩补偿的永磁同步电机滑模控制

针对永磁同步电机速度控制中出现抗扰动和超调问题,采用滑模变结构和负载转矩补偿相结合的控制方案,提出一种改进的滑模变结构转矩补偿前馈控制方法,对系统的建模过程进行了详细介绍并进行了仿真验证,通过与传统的PI控制器、传统SMC控制器的比较可知,改进的滑模变结构前馈补偿控制方法具有响应速度快、超调小,并且使滑模控制器的固有抖振得到有效抑制.     

无刷直流电机转矩脉动控制新方法

提出了一种基于控制器技术的齿槽转矩和波动转矩的最小化方法,并将其应用到无刷直流电机的驱动控制中,该驱动系统的所有稳定控制器均可用一个独立的Q-参数来描述,在系统参数发生变化时,能获得鲁棒稳定性和良好的动态性能．基于BLDCM的数学模型,利用速度的变化来反映转矩的波动,依赖一个闭环速度控制器来减小电机的转矩脉动,该速度环不仅能减小电机转矩脉动引起的速度波动,同时对于其他的速度干扰也有很好的抑制作用．仿真结果表明：在系统参数发生变化及存在噪声的情况下,在参考速度和负载转矩发生改变时,所提出的控制策略都具有很好的响应特性．     

一种改进型高频注入无位置控制算法实现

本文提出了一种新型的高频注入模式算法,解决在传统无位置速度传感器反电动势估算方案中低速重载启动或高压重载启动问题。具体方法是从D轴或Q轴初始位置注入5 kHz的高频方波进行转速闭环启动,无需滤波器,定子电流经Clark变换后,经归一化处理后由龙贝格观测器直接估算出转速及位置,1.5 s后取消注入高频方波信号,切入反电势观测器算法输出。在MATLAB/Simulink环境下搭建了基于S函数的高源码仿真模型,从仿真结果可以看出,在低速或零速时,高频注入法比传统反电动势更能有效地追踪真实转子角度。此算法电机不依赖电机模型,适应性好,鲁棒性高,算法可行性好,提出的基于Matlab-S函数高频注入无速度传感器矢量控制算法,对在家电及车载空调等领域应用永磁同步电机的企业具有一定实践指导意义。     

基于数据驱动的高速列车速度复合控制研究

针对高速列车在外部干扰下的速度控制问题，本文提出基于Koopman算子的高速列车高维线性模型的建模方法，并设计一种结合扩张状态观测器(ESO)与基于Koopman算子的模型预测控制(K-MPC)的复合控制器(ESO-K-MPC)。利用扩展动态模式分解算法来近似无限维线性Koopman算子，建立具有动态非线性特性的高速列车动力学高维线性模型；引入模型预测控制，设计扩张状态观测器，对系统总扰动进行估计与补偿，构建基于ESO-K-MPC的高速列车速度控制系统，再设计控制器与控制算法；结合CRH3列车参数和郑西高铁华山北站—西安北站实际线路数据，分别在没有扰动和白噪声干扰下对设计的控制方法与算法进行仿真研究。仿真结果表明：基于Koopman的高速列车建模对位移与速度的预测精度相比于线性状态空间模型分别提高了83.86%与87.40%;ESO-K-MPC可以准确估计与补偿高速列车运行中受到的干扰，控制输出曲线与期望曲线几乎重叠，实现了列车运行期望曲线的高精度跟踪。     

基于LS_SVM的伺服姿态调整平台反步控制

为提高具有复合干扰问题的高精度伺服系统的控制性能,采用两个最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LS_SVM)在线逼近高精度伺服系统中的复合干扰,应用粒子群算法离线优化了LS_SVM的核函数参数和正则化参数;根据反步控制理论,依次递推选择Lyapunov函数,设计了基于LS_SVM的自适应反步控制器;通过Lyapunov稳定性证明了系统的稳定性.仿真结果表明:LS_SVM能对系统复合干扰部分进行有效的补偿;反步自适应控制器与经典三环PID控制器相比,在未考虑复合干扰时,系统响应时间减少了20%;考虑复合干扰时,系统稳态精度提高了34.09%,系统响应时间减少了25%;其能有效抑制系统参数变化对系统性能的影响,说明LS_SVM的自适应反步控制器具有较强的鲁棒性.