基于多目标FCS MPC的永磁同步发电机MTPA控制

永磁同步发电机系统常用控制策略是电压外环和电流内环的双闭环矢量控制,在实际PI控制中,控制效果对系统参数的依赖度较高,且不同工况下最优PI参数不同,因此在变工况控制情况下控制效果不佳。课题组针对永磁同步发电机的最大转矩电流比（MTPA）控制,提出了一种基于多目标有限集模型预测控制(FCS MPC)的MTPA控制方法,在FCS MPC基础上,通过多目标优化建立代价函数,实现转矩参考值跟踪、MTPA优化控制和最大电流约束,可以代替传统的基于双闭环的矢量控制及电流模型预测控制,具有较强的鲁棒性和良好的动静态性能。通过MATLAB/Simulink仿真分析及基于STM32F407IGT6的硬件系统的实验对比,验证了方法的可行性,有效实现了永磁同步发电机的MTPA控制。     

基于高频方波注入的IPMSM新型I/f控制策略

针对传统的永磁同步电机I/f控制方法具有给定电流无法调节、系统效率低等缺点，课题组提出了一种改进的控制策略。将I/f控制方法与高频方波注入法相结合，并对转子位置角提取算法进行简化，通过对虚拟的δ轴电流处理获取虚拟轴系与实际轴系间的误差角θerr，省去了观测器/锁相环环节。此方法下，对电机的给定电流实现了闭环可控，提高了电机电流的使用率，改进了系统的控制效率，简化了复杂的信号处理运算与参数整定过程。最终通过实验结果证明，该方法在电机的启动至稳态、负载突变时均具有良好的控制性能。     

基于RBF神经网络的永磁同步电机控制系统

由于永磁同步电机控制系统具有非线性等特点，而使传统PID人工调节参数过程过于繁琐，且无法根据电机的运行状态改变参数，为了提高控制精度、增强控制系统的自适应能力，课题组以电流环PI控制为基础，结合径向基（RBF）神经网络对永磁同步电机进行在线辨识，根据辨识得到的灵敏度信息整定PID控制参数，建立参考模型。在MATLAB软件中利用Simulink中建立了PMSM模型，通过对比PID、RBF PID在启动环节和负载变化时的速度变化，验证了改进BRF PID控制的有效性。仿真结果表明RBF PID控制具有更快的响应，更好的抗干扰能力。     

永磁同步电机转矩脉动抑制方法研究

针对由电流谐波导致转矩脉动而影响电机性能的问题，课题组建立了谐波转矩模型，同时基于三相瞬时无功功率理论结合PI控制搭建了谐波抑制模块，并以谐波电流环的方式并入控制系统实现抑制电流谐波和降低转矩脉动的目的。仿真结果表明：将谐波抑制模块加入到永磁同步电机矢量控制系统后，永磁同步电机定子端相电流波形的正弦度提高，各次谐波失真率均有所降低，转矩脉动受到抑制。该研究为永磁同步电机的转矩脉动抑制提供了一种有效方法。     

基于速度阻尼的两相步进电机矢量控制

两相混合式步进电机因其齿槽结构、反电动势和绕组电感的影响,转速在达到稳态时仍有细小波动。针对电机控制精度问题,课题组提出了一种速度自适应PI控制器,并在速度自适应PI基础上结合速度阻尼控制来改善电机的稳态波动;同时采用两相空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation,SVPWM）控制策略,从电流环降低相电流纹波和谐波含量。仿真结果表明在电机速度达到稳态时,速度基本稳定无振荡。课题组提出的方法解决了步进电机超调大、响应慢和平滑速度等控制难题。     

直接磁悬浮直线电动机的三维分析及优化设计

为了消除直线电机数控机床进给系统的摩擦阻力,实现无摩擦进给,提出了一种靠自身产生的磁悬浮力来解决数控机床进给系统悬浮问题的直接磁悬浮永磁直线电动机.采用四面体等参元来建立电机三维场中的基本方程,利用MaxweU3D软件建立瞬态三维有限元分析模型,得到了电机的推力与悬浮力,证明了该直接磁悬浮永磁直线电动机自身可以产生可控的推力和悬浮力.实验结果表明,通过对电机动子尺寸进行优化设计,可以有效地降低电磁力的波动.     

基于改进模型的异步电机最小二乘参数辨识

针对以往异步电机最小二乘法参数辨识模型复杂的缺点,在转子磁场定向的矢量控制基础上,在同步旋转轴系下对电机的电流矢量、电压矢量以及磁链矢量进行解耦,建立电机的数学模型,经过线性化,得到了用于递推最小二乘参数估计的线性化模型。该模型简单实用,在电机暂态过程中只需要求出电流的一阶导数,而以往的静止坐标系下的模型需要得到电流的二阶导数,存在计算量大、误差较大的缺点。电机运行进入稳态电流的导数为零,通过计算即可得到电机的参数。采用二阶巴特沃思滤波器对电流进行滤波,避免了高次谐波和噪声的影响。并运用改进欧拉方法对巴特沃思滤波器的状态方程进行求解,无需对电机模型的一阶导数项进行离散化处理,便可得到滤波后的电流和电流的一阶导数,简化计算的同时提高了计算精度。本算法在DSP控制系统上进行了实验,结果证实该算法收敛速度快、精度高,可以准确得到电机的参数。     

永磁同步电动机的有限时间跟踪控制

针对永磁同步电动机绕组相电流和转速强耦合特性,本文研究了永磁同步电动机的有限时间跟踪问题,基于技术和稳定判据,结合永磁同步电动机d-q轴下的数学模型,分析设计电机电压控制器,在MATLAB/SIMULINK中建立永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型,使系统在有限时间内准确的跟踪给定的转速和转矩等参考信号。     

一种优化定子齿抑制PMSM转矩脉动方法

针对永磁同步伺服电机转矩脉动直接影响轻工设备伺服系统的控制精度的问题，课题组提出了一种优化电机定子齿冠的方法来抑制电机转矩脉动。基于不等气隙长度的思想，该方法的宗旨是保持定子齿冠中间部分对应的气隙长度不变，而齿冠对称轴两边的气隙变长，通过合理选择电机定子齿冠的形状能够抑制电机转矩脉动。使用有限元软件搭建12槽8极永磁同步伺服电机样机进行仿真计算，通过对定子齿进行优化，电机电磁转矩脉动和齿槽转矩得到了抑制。研究表明采用课题组提出的方法能够优化电机转矩脉动，对设计高性能电机具有参考意义。     

电动汽车用永磁同步电机调速系统研究

永磁同步电动机具有高效、高功率密度以及良好的调速性能,已经成为电动汽车的首选驱动电机。本文首先分析了永磁同步电动机矢量控制的数学模型,并在此基础上构建了双闭环控制系统的仿真模型。对双闭环控制结构的速度环,采用复合控制算法进行了仿真分析。仿真结果表明采用复合模糊PI控制算法可有效消除扰动带来的误差和振荡,较常规PI控制更能提高电动汽车调速系统的品质。     

基于ANFIS控制的交流变频调速系统研究

针对交流电动机矢量控制系统因电机参数变化和负载波动等因素而使性能变差的问题,设计了一种基于自适应神经网络的模糊推理系统作为交流电动机矢量控制系统的速度调节器。仿真实验结果表明,具有自适应神经网络的模糊推理系统控制的异步电机矢量控制系统不仅动态和稳态性能都得到提高,而且具有较强的鲁棒性。     

基于转矩-转速模式切换的电机控制研究

转矩-转速模式在线切换过程中的过大电流变化率易对电机及控制器造成损害,为降低切换过程的电流冲击,提高转速同步的快速性和稳定性,以永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)为控制对象,提出了一种在电机模式切换过程中加入过渡过程使切换点后移的转速调节方法。过渡过程中仍采用转矩模式控制,基于对负载转矩的观测设计过渡过程的目标转矩,使电机模式切换点前后系统的转矩和转速保持一致,从而将系统状态平稳过渡到目标状态。仿真及试验结果表明:该方法可减少电机模式切换过程中的电流冲击,提高转速响应的快速性和稳定性。     

滑模控制的PMSM调速系统抗负载性能研究

针对永磁同步电机(PMSM)调速系统在突加负载时产生的抖动现象,基于矢量控制的电机调速系统,设计了一种将永磁同步电机速度环上用滑模控制代替传统比例积分(PI)控制的新方法;建立了这两种控制方法的Matlab/Simulink仿真模型,同时搭建了永磁同步电机的负载试验台。结果表明:改进的滑模控制方法在电机突加负载时,电机转速恢复稳定值时间比PI时减小了83%;在恢复稳定转速后,采用滑模控制比PI控制的电机转速稳态误差减少了90%;验证了所提出的滑模控制方法具有较强的抗负载能力,很大程度上改善了电机的响应速度。通过试验研究分析,得到了PI控制的转速偏差大于滑模控制的转速偏差的试验结果,进一步验证了在电机达到稳定状态突加负载后,滑模控制的永磁同步电机具有良好的抗负载性和系统稳定性。     

失独之殇：失独家庭的养老困境及其解决对策

将模型参考自适应技术（MRAS）应用于永磁同步电机（PMSM）无速度传感器直接转矩控制系统中。以永磁同步电机本身为参考模型,以电机的电流模型为可调模型,并利用Popov超稳定理论推出自适应律,对转子速度和位置信息进行辨识。考虑到无速度传感器控制系统存在参数变化和负载扰动的鲁棒性问题,将自抗扰控制（ADRC）引入到模型参考自适应无速度传感器调速控制系统中,形成一种新型的复合控制算法。在Matlab/Simulink中建立基于MRAS和ADRC的混合无速度传感器直接转矩控制系统仿真模型,仿真结果表明,该算法具有较好的速度和位置辨识精度、较强的鲁棒性和抗干扰特性、较优的动静态特性。     

PMSM中基于改进BFO算法的无传感器速度控制方案

针对永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统中传统PI速度控制器性能较差的问题,提出一种结合改进型细菌觅食优化(IBFO)算法和分数阶PI控制器的无传感器速度控制方案。首先,利用分数阶PI控制器代替传统PI控制器提高对时变、非线性控制系统的控制性能;然后,对传统BFO算法进行改进,通过融入粒子群优化算法中的信息共享机制,根据个体最优和全局最优来更新细菌位置;最后,以速度控制稳定性和超调量作为适应度函数,通过IBFO算法来优化分数阶PI控制器的参数,以获得最佳控制性能,并通过扩展卡尔曼滤波器(EKF)来估计电机实际转速。实验结果表明:与传统方法相比,提出的控制方法能快速且稳定地控制电机转速,具有较高的应用价值。     

基于C 的电火花机床PMLSM驱动二次开发及性能测定

根据电火花加工的动作特点,对已有的PMLSM 电机的伺服驱动器进行二次开发,即利用MSComm通信控件对伺服驱动器进行控制,同时开发了控制界面。利用开发的系统进行了试运行,并对永磁直线同步电动机（PMLSM ）直线驱动装置进行了定位精度和重复定位精度测试,结果表明PMLSM直接驱动具有非常高的定位精度与重复定位精度,最后分析了影响精度指标的原因及改进方法。     

电动汽车电驱动系统机电耦合动态特性研究

为研究典型工况下电动汽车电驱动系统机电耦合作用机理,考虑永磁同步电机动态特性及齿轮传动系统非线性时变啮合特性,建立包括永磁同步电机动态模型和齿轮传动系统动力学模型的电动汽车电驱动系统机电耦合动力学模型。在此基础上,仿真分析稳态工况、冲击载荷工况、起伏路面工况等典型工况下电动汽车电驱动系统齿轮系统扭转特性和电机定子电流的动态响应特性。仿真结果表明:驱动电机与传动系统之间存在明显的机电耦合效应;电机定子电流会受到机械传动系统啮频和转频的调制;可以通过电机定子电流监测电驱动系统齿轮传动系统的啮合振动状态。研究结果可为电动汽车电驱动系统主动减振控制策略研究提供参考。     

同轴双电机耦合系统功率平衡研究

双电机同轴硬联运行时,2台电机速度被强制同步,由于2台相同电机参数略有差异,导致功率分配不平衡,针 对这一问题提出了基于直接转矩控制的双电机主从模糊控制系统。基于功率平衡要求,通过MATLAB仿真分析双电机 运行负载分配情况,提出双电机功率平衡运行条件。根据直接转矩控制,使用主从控制和传统PID设计的系统基本上解 决了功率不平衡问题,但其动态性能不佳。为了改善动态性能,设计了“模糊参数自整定PID”控制器。仿真结果表明, 该系统最终达到了功率平衡,有效防止双电机同轴运行时1台电机负载过大的问题,而模糊参数自整定PID与传统PID 控制的系统相比,可以提高功率跟踪的动态性能。     

马克思对亚当·斯密自由观的超越——基于劳动与竞争的视角

针对永磁同步电机调速系统存在的非线性、强耦合、多变量、参数摄动等问题。研究基于自抗扰技术的交流永磁同步电机直接转矩控制系统。为简化设计采用线性化的自抗扰控制算法，并对算法中的参数调整给出经验性的选取原则。仿真结果表明，该控制算法能够提高永磁同步电机调速系统的响应速度，减小稳态误差，无超调量，且抗干扰性和鲁棒性较强。     

基于MATLAB的异步电动机问接矢量控制系统的建模与仿真

交流电机的矢量控制是90年代出现的高性能交流电机调速。和直接转矩控制一样它是一种先进的控制方法，基本思想是将定子电流分解为按转子磁场定向的励磁电流分量和转矩电流分量，象直流机那样控制转矩，就可达到象直流电机一样的控制效果。本文利用异步电机在三相静止坐标系下的数学模型推导出两相同步旋转坐标系下的数学模型，通过对矢量控制理论和间接矢量控制理论的分析，设计了间接矢量控制系统，然后对所设计的间接矢量控制系统进行了MATLAB的仿真，仿真结果表明该控制系统的跟随．性能和抗扰性能良好。