插入式永磁低速同步电机非奇异终端滑模观测器设计

提出一种以d-q同步旋转坐标系下, 电流为观测对象的插入式永磁同步电机的非奇异高阶终端滑模观测器, 用来获得高性能矢量控制系统所必需的电机转子位置及速度信息. 采用非奇异终端滑模控制, 提高了观测器的动态响应速度及鲁棒性, 利用高阶滑模控制技术的特性, 有效地抑制了传统滑模控制的抖振现象. 同时给出了转速环及电流环调节器的参数设计方法, 转速环调节器采用积分反馈算法, 电流环调节器使用前馈解耦内模控制技术 ,参数在线调整简单. 将该算法应用到2 MW永磁同步低速电机无传感器控制系统中, 实验结果表明, 该方法能够准确计算出电机的位置和速度, 使系统具有良好的稳态精度和动态性能.     

嵌入式Web控制终端的物联网移动E-Laboratory平台

为了进一步提高大学校园设备资源的利用率,实现多种实验装置的网络化控制和用户终端移动化。基于物联网技术,将LAMP移植到采用ARM架构的微处理器上,通过搭建嵌入式Web控制终端,对Web服务平台进行了详细的设计,实现了多种实验装置的网络化控制。将单自由度机械臂系统这一实验装置,与EWC_T连接,基于Android操作系统上开发了一个应用,设计并搭建了Mobile Experiment系统,实现了网络化实验室平台的用户终端的移动化。通过实验证明该系统能够可靠地完成对实验装置的远程控制,并具有低功耗、低成本和便携性好等优点。     

2500kW˫�������ͬ������װ������

为了满足HL-2A环向磁场的要求,成功研制了两套2500kW感应拖动电机的超同步调速装置。基于交-交变频器,通过对每套2500kW拖动电机采用双馈电机矢量控制技术进行调速后,将两台80MVA机组的最高转速由以前的额定转速1488rpm提高到了1650rpm,每台机组的一次脉冲释能达到500MJ,使HL-2A装置具备了环向磁场达2.8T的能力。     

80 MVA脉冲机组超同步调速装置控制技术仿真

介绍了中国环流器二号A(HL-2A)装置80 MVA脉冲发电机组超同步调速装置的基本组成,其模拟控制系统需要数字化改造。基于异步电动机转子交交变频电路,以矢量控制算法为核心,结合电压前馈和断续补偿等理论,对超同步调速装置的控制技术进行了理论分析,并建立了PSIM仿真模型,仿真结果显示,该控制算法能很好实现对机组转速、拖动电机转子电流频率和幅值的有效控制,实现机组超同步调速,为机组超同步调速装置控制系统的数字化改造提供了重要参考。     

一种大型实验测试仪器集中并发控制关键技术

为了实现Z-pinch研究的大型实验中大数量多种类测试仪器的集中控制,利用虚拟仪器技术和并发控制技术管理数十台测试仪器,介绍了基于delphi和SQL servers数据库的管理控制系统设计,给出了实现控制的核心技术及软件实现代码;结果表明,并发控制技术的应用大大改善了原有的实验控制系统,获取50台仪器数据的时间降到40秒左右;这种基于虚拟仪器的并发控制技术,控制更多数量的测试仪器是可行的,对于从事实验仪器控制的技术人员有很现实的参考意义。     

转盘式测试分选机主电机高精速定位控制研究

针对转盘式测试分选机中主电机进行高精速定位控制技术研究,以雅科贝思的ATR152-138电机为研究对象,电机采用矢量控制策略,对其及其负载建立数学模型,并讨论了伺服控制位置闭环、速度闭环以及电流闭环中3个控制器的工程设计方法。仿真结果证明转盘上主电机调节器设计合理,位置和速度响应非常快,满足测试分选机的要求     

基于PLC 驱动的步进电机的HL-2A 装置孔栏位移控制系统的设计与实现

为了实现HL-2A 装置孔栏位移自动控制,根据步进电机的应用原理,设计了孔栏位移自动控制系统。选用两相混合式步进电机,采用S7- 300PLC 作为主控制器,FM453 作为步进电机的定位模块,实现了对孔栏步进电机的驱动、控制与检测。同时完成了与上位机的通信,实现了对HL-2A 装置孔栏位移设置和数据显示等功能。     

基于DSP的专家PID控制在无刷直流电机的应用

针对无刷直流电机传统控制的不足,在DSP控制框架内设计了电机的专家整定PID控制系统;系统将DSP技术和专家控制技术相结合,DSP在完成信息分析处理和协调各部件等工作的同时,计算出无刷直流电机转子转速,转速值与上位机设定值比较后,将差值送入专家整定PID控制器,利用专家整定PID控制器快速、灵活、准确的参数整定优势,输出合适的PWM占空比控制转速,实现电机的闭环控制;仿真结果显示,该控制方法与普通PID控制相比,具有响应快、误差小、抗负载扰动能力强等优点,验证该方案的有效性,具有一定的应用借鉴意义。     

基于自适应模糊控制的节能装置研究

针对凹版印刷干燥设备,设计节能装置,该装置利用压缩机换热原理,对余热进行再循环利用。设计自适应模糊PID节能控制系统,完成对压缩机,调功器,变频器的实时控制。利用组态软件完成系统界面设计,人机交互简洁,操作方便。控制算法采用自适应模糊PID控制,依靠数据信息来调整模糊逻辑系统的参数,通过在线计算得到最佳控制器参数,抑制不确定性对系统的影响。将节能装置应用到凹版印刷机,实验数据显示,系统耗能减少,效率得到提高,达到节能目的,证明了节能系统的有效性,具有较强的应用价值。     

基于PXI和RT-LAB的永磁同步电机快速控制原型设计

针对永磁同步电机控制器存在算法复杂、代码量大、开发周期长等问题,实现一种基于虚拟仪器的永磁同步电机快速控制原型系统。设计快速控制原型硬件平台,并对硬件设备进行选型,包括PXI虚拟仪器、功率驱动模块、电机对拖台架等;研究永磁同步电机转子磁场定向控制原理基础上,以一台3.1KW被测电机为被控对象,在RT-LAB实时仿真软件环境下,搭建永磁同步电机控制算法模型。实验结果表明,电机转速与定子电流均可无偏差跟踪参考给定值,系统控制性能良好,且该系统使电机控制器开发周期缩短、成本降低。     

Dynamical behaviors of a plate activated by an induction motor

Dynamics and chaotification of a system consisting of an induction motor activating a mobile plate (with variable contents) fixed to a spring are studied. The dynamical model of the device is presented and the electromechanical equations are formulated. The oscillations of the plate are analyzed through variations of the following reliable control parameters: phase voltage supply of the motor, frequency of the external source and mass of the plate. The dynamics of the system near the fundamental resonance region presents jump phenomenon. Mapping of the control parameters planes in terms of types of motion reveals period-n motion, quasi-periodicity and chaos. Anti-control of chaos of the induction motor is also obtained using the field-oriented control associated to the time delay feedback control.     

A Simplified Fractional Order PID Controller’s Optimal Tuning: A Case Study on a PMSM Speed Servo

A simplified fractional order PID (FOPID) controller is proposed by the suitable definition of the parameter relation with the optimized changeable coefficient. The number of the pending controller parameters is reduced, but all the proportional, integral, and derivative components are kept. The estimation model of the optimal relation coefficient between the controller parameters is established, according to which the optimal FOPID controller parameters can be calculated analytically. A case study is provided, focusing on the practical application of the simplified FOPID controller to a permanent magnet synchronous motor (PMSM) speed servo. The dynamic performance of the simplified FOPID control system is tested by motor speed control simulation and experiments. Comparisons are performed between the control systems using the proposed method and those using some other existing methods. According to the simulation and experimental results, the simplified FOPID control system achieves the optimal dynamic performance. Therefore, the validity of the proposed controller structure and tuning method is demonstrated.     

远程遥测姿态控制系统设计

为全面测控飞行器姿态,设计了一种能实时监测、控制飞行器姿态倾角的远程遥测系统。采用FPGA进行中央逻辑控制,构建了智能变送模块。将上位机作为终端设备,结合步进电机24BYJ48-5V与双轴倾角传感器ROB100,完成步进电机闭环控制,实现-90°～+90°范围内任意倾角值的实时测量与控制,精度达0.5°。通过大量试验结果表明,该系统可靠性高,各项性能指标均满足项目需求。     

基于二维MEMS器件的微型投影技术

利用微机电器件的二维偏转特性，以激光二极管为光源，通过二者结合来实现激光扫描微机电器件的投影系统。和传统微型投影技术相比，基于微机电器件的微型投影显示系统具有尺寸小、能耗低、图像对比度高等优点。根据元器件特性，对激光光束进行准直、汇聚、匀化处理，并借助二维微机电器件的反射偏转特性设计了物镜后扫描系统，再对扫描方法、像素排列等进行优化分析。设计结果显示:系统像面尺寸为104 mm×59 mm，包含80%能量时单像素点几何半径在186 μm以内，系统分辨率可以达到558×314 pixel，刷新率为30 Hz。设计的投影系统可用在车载平视显示系统等小型投影系统中，也可为类似设计提供参考。     

Stability and Hopf bifurcation of a nonlinear electromechanical coupling system with time delay feedback

The stability and the Hopf bifurcation of a nonlinear electromechanical coupling system with time delay feedback are studied.By considering the energy in the air-gap field of the AC motor,the dynamical equation of the electromechanical coupling transmission system is deduced and a time delay feedback is introduced to control the dynamic behaviors of the system.The characteristic roots and the stable regions of time delay are determined by the direct method,and the relationship between the feedback gain and the length summation of stable regions is analyzed.Choosing the time delay as a bifurcation parameter,we find that the Hopf bifurcation occurs when the time delay passes through a critical value.A formula for determining the direction of the Hopf bifurcation and the stability of the bifurcating periodic solutions is given by using the normal form method and the center manifold theorem.Numerical simulations are also performed,which confirm the analytical results.     

多模态控制在步进电机位置伺服系统中的应用研究

针对步进电机伺服系统的响应速度慢、稳态误差低的问题,提出了一种多模态控制策略。根据误差大小调节两种控制策略对被控对象的作用权值,使最终的控制量连续输出,实现控制策略无扰动、平滑的切换。半实物仿真实验结果表明,该控制策略较好地综合了模糊控制和模糊PID控制的优势,系统反应速度快,震荡小,抗干扰能力强,同时一定程度上改善了低频振荡和高频失步的问题,具有实际应用价值。     

鲁棒PDF控制策略在永磁同步电机系统中的设计及仿真

对电机控制系统的经典反馈设计方案是建立在简化的受控对象模型基础之上,而实际模型参数的变化会引起控制系统性能的改变。本文针对实际应用的永磁同步电机,为了保证电机控制系统的强鲁棒性,通过对其系统灵敏度的理论推导,给出了一种新的控制器参数设计方法。该设计方法以系统灵敏度为评价指标来度量系统的鲁棒性,结合应用于二阶控制对象的伪微分反馈控制器结构,来削弱控制对象参数值的改变对控制系统性能的影响。并建立了精确的永磁同步电机仿真模型,将该方法应用于其速度控制。仿真结果表明在该控制方案下,在永磁同步电机的转动惯量和定子电阻值变化时具有较小超调量变化(小于4%)的响应特性。同时与普通PID控制对比分析,验证了用该方案设计的PMSM调速系统具有较高的抗参数变化的鲁棒性。     

外力驱动的混沌摆实验仪在研究混沌效用上的应用

依据非线性动力学混沌理论,采用受外力驱动的转动马达装置,依托PASCO系统的数据采集软件,开发了适应大学物理实验的受外力驱动的混沌摆实验。探讨了新型基于外力驱动的混沌摆实验仪在研究混沌效用上的应用,实验发现利用该装置可以直观的研究系统的初值敏感性,奇异子现象等,操作简单、直观、灵敏度高,实验除了具有实际应用价值外,同时适合在高等学校大学物理基础实验中开设出相应的实验教学内容。     

Experimental verification of the optimal tuning of a tunable vibration neutralizer for global vibration control

A theoretical method has been previously proposed by the authors to optimize a tunable vibration neutralizer for global vibration control. However, experimental verification of the tuning method has yet to be presented. This paper aims to do this. It is shown that by using the proposed optimization method, the tunable vibration neutralizer can be as effective as an active control device in reducing global vibration of a structure. One particularly interesting finding is that although the vibration neutralizer is a passive device which is incapable of supplying energy to a system, it appears to be as effective as active control in reducing the global vibration of a structure, even in the frequency range where the control device is required to supply energy.     

基于HMC1021的磁导引AGV控制系统的设计

磁条导引方式因其成本低、路径规划灵活和抗干扰能力强而在AGV的导引控制系统中普遍使用,而磁感应信号的数据采集、控制系统结构和控制策略的设计等都是需要深入研究的问题。以差速驱动转向AGV为研究对象,以模块化、通用化设计思路为导向,给出了一种分布式磁导引AGV控制系统设计和实现方案。采用Atmega 128及外围电路作为主控单元, Atmega 16和信号调理电路为数据采集单元、HMC1021为磁条检测传感单元来设计控制器的核心硬件结构,主控单元和数据采集单元之间通过RS485通信交换数据。随后在分析和研究AGV差速驱动原理的基础上,给出了从传感到速度控制的通用模式,并且提出了查表和模糊控制相结合的通用性控制策略设计方法。软硬件测试和实验结果表明了该设计方法的可行性和有效性。