摘要：为了提高垄耕模式的无人四驱四转(four-wheel independent driving and four-wheel independent steering,4WID-4WIS)移动作业平台路径跟踪控制精度和稳定性,该研究提出一种基于非线性干扰观测器(nonlinear disturbance observer,NOB)的路径跟踪控制策略。考虑到转弯区域跟踪误差较大,引入原地转向数学模型,设计基于原地转向的航向角PI控制与纯追踪控制的切换控制策略,以实现转弯路径精准跟踪。在此基础上,根据横向偏差和路径弯曲度,设计基于前视距离函数的纯追踪算法及模糊比例补偿器,构建基于NOB的前馈补偿器,以减小上线距离和位置超调。最后对所设计的跟踪控制策略进行仿真和试验验证,结果表明:与传统纯追踪控制相比,所设计的路径跟踪控制策略在3种初始横向偏差下,上线距离、超调、全线平均绝对误差分别减小了32.2%~43.4%、0~42.4%和27.7%~49.5%,且曲线区域平均绝对误差减小33.7%~39.5%;在颠簸硬石板、草地、农田翻耕路况下的稳态区平均绝对误差分别减小了6.25%、33.3%和41.7%。该路径跟踪控制策略有效提高了系统鲁棒性和作业路径跟踪精度,可为垄耕模式的无人四驱四转农业机械导航系统开发提供创新思路和技术参考。

摘要：对于五相永磁电机最大转矩电流比(maximum torque per ampere,MTPA)控制系统,由于电机交叉耦合及饱和效应的存在,极大影响MTPA控制精度,无法满足其用于电动汽车领域的多工况运行需求.针对此问题,本文从电机驱动系统的角度,提出一种新的主动式MTPA策略.在电机设计阶段,提前考虑基于虚拟信号注入的MTPA(MTPA based on virtual signal injection,VSI-MTPA)控制精度,提出一种反凸极效应增强的五相磁场增强型内置式永磁容错(flux-intensifying fault-tolerant interior permanent magnet,FIFT-IPM)电机,以抑制交叉耦合及饱和效应对MTPA点追踪精度的影响;同时从控制算法的角度,针对五相FIFT-IPM电机的反凸极特性,提出相应的高精度VSI-MTPA控制策略,进一步提升五相FIFT-IPM电机MTPA控制驱动系统的动稳态性能.最后,搭建电机驱动系统实验平台,验证所提策略的可行性和有效性.

摘要：基于独特漏磁设计的漏磁可控永磁(flux leakage controllable permanent magnet, FLC-PM)电机,具有宽调速和高输出转矩特性,能够满足电动汽车多变工况下广域高效的运行需求.然而,由于FLC-PM电机特殊的漏磁磁路设计,使其无位置传感器控制驱动系统存在周期性谐波干扰、非周期性谐波干扰和环路延迟问题,从而严重影响转子位置估算性能.针对上述问题,本文提出一种基于自适应扰动补偿观测器的无位置传感器控制方法.首先,提出自适应扰动迭代学习控制方法,通过迭代学习增益自适应扰动变化,以抑制周期性干扰和非周期性干扰的谐波,降低电流的谐波含量.此外,设计自适应补偿位置观测器,对估计位置误差进行实时在线观测和补偿,在提高FLC-PM电机转子位置估计精度的同时,改善驱动系统的动态性能.最后,通过实验验证所提控制方法的有效性和可行性.

摘要：针对多变运行工况下混合励磁轴向磁场永磁(hybrid excited axial field permanent magnet,HE-AFPM)电机中电励磁磁场与电枢磁场之间矢量耦合、端部漏磁等导致的电机参数非线性变化问题,该文提出一种混合励磁轴向磁场永磁电机自适应模型预测电流控制方法。详细分析HE-AFPM电机拓扑结构及参数变化特性;引入多矢量模型预测电流控制,理论推导分析HE-AFPM电机参数对控制系统的敏感性。在此基础上,将多矢量预测模型作为自适应控制的可调模型,降低了控制算法的复杂度和控制系统的计算负荷,提高了控制系统响应速度;依据波波夫(Popov)超稳定理论,引入3个不等式稳定判据设计各参数的自适应律,可实现多变运行工况下的HE-AFPM电机磁链、自感、互感等参数的有效识别,提高了控制模型的准确性和电流跟踪性能。最后,通过实验验证所提出的自适应模型预测电流控制的有效性。

摘要：永磁电机在电动汽车领域已经获得了广泛应用,但由于该类电机存在调速范围较窄、高速弱磁区效率低等不足,电动汽车续驶里程提升和整车动力性能改善仍受到一定限制.针对电动汽车多运行工况需求,研究兼具高功率密度、宽调速运行能力、广域高效等优点的高品质驱动电机系统,目前已成为车用永磁电机领域面临的新的难题之一.为破解该科学难题,本文提出一种磁通可变区域设计方法,巧妙通过不同工况下的电枢电流的改变,可以在该区域获得多个可变磁阻通路,从而在改变电机的漏磁通和有效磁通的同时,有效提高永磁类电机磁通调节能力.本文基于该新型区域磁通可变设计方法,提出了一类漏磁可控式宽调速永磁电机,分析了不同工况下的磁障及其相应的可变磁阻通路对有效磁通、磁通调节能力等性能影响的一般规律.研究表明,所提出的漏磁可控式宽调速永磁电机具有更强的磁通调节能力,并拥有更高的输出转矩、更宽的调速范围以及高效率运行区间.

摘要：“电路原理”混合式智慧教学,以学生为中心,在优化设计教学内容、系统建设教学资源的基础上,将智慧教学平台和群聊工具引入课程,构建“课前预习—课堂学习—课后评价及反馈”知识点闭环教学系统,通过线上学习与线下教学混合、课内学习与课外自学混合、群聊工具与课程教学混合、理论学习与工程应用混合,在实现教与学充分融合的同时,促进学生自主学习能力,有效提高课程的教学质量。

摘要：对于变漏磁永磁电机无位置传感器控制系统,由于新型漏磁支路设计带来的电感参数失配和反电势谐波问题,导致其无位置传感器驱动系统的观测精度和稳定性降低。针对上述的问题,该文提出一种新型自适应解耦鲁棒观测器。首先,通过有效磁链简化变漏磁永磁电机数学模型并削弱电感参数变化对系统的影响。其次,利用鲁棒和梯度下降算法设计位置观测器,提高观测器对变漏磁永磁电机电感参数变化的鲁棒性,同时消除新型的漏磁支路设计带来的特定次谐波的影响,有效提高该类电机无位置传感器控制系统的估计精度及稳定性。最后,通过实验验证所提控制系统的有效性。

摘要：基于功率因数内在机理的研究,提出一种提升游标永磁电机(VPM)功率因数的设计方法,该方法采用分层优化,对影响电机功率因数的主要因素,即永磁磁链和同步电感,分别进行了理论推导和优化分析。该文首先对永磁磁链进行了优化设计,利用气隙谐波作为电机结构设计与电机电磁性能之间的中间桥梁,一方面,气隙谐波作为电机参数的设计目标,另一方面,也作为电机功率因数和其他相关电磁性能的设计变量。基于永磁磁链的分析,进一步优化相关参数对同步电感的影响,从而最终确定了VPM电机的优化设计方案。此外,为了验证该方法的有效性,对优化前后电机的电磁性能进行了分析评估。最后对优化后的电机进行了加工和实验测试,理论分析和实验结果表明所提出的VPM电机功率因数优化设计方法的有效性和合理性,提升了VPM电机在轮毂电机直接转矩驱动系统中的应用潜力。

摘要：漏磁可变式永磁电机(variable leakage flux permanent magnet synchronous motor,VLF-PMSM)具有宽调速、广域高效等优势,满足电动汽车对电机驱动系统的要求。但是,由于其电机参数随电动汽车运行工况可变的特性,给其无位置传感器控制研究带来极大的挑战。针对此问题,该文提出一种基于参数敏感自适应的零低速无位置传感器控制策略。首先,基于电感参数变化机理,推导凸极率与转子位置估计误差的关系,分析凸极率的变化对系统稳定性的影响。在此基础上,设计参数自适应检测滤波器和滑模控制器,通过转速自适应调节检测滤波器的中心频率,提高转子位置估计精度,并且引入动态调节因子,极大地改善VLF-PMSM无位置传感器控制驱动系统的动稳态响应,以抑制电机参数变化对无位置传感器控制系统的影响。最后,搭建VLF-PMSM无位置传感器矢量控制系统,并进行实验研究,实验结果验证所提控制策略的可行性和有效性。

摘要：针对永磁助磁式同步磁阻(permanent magnet assisted synchronous reluctance,PMASR)电机,从平行和垂直于磁障的两种永磁体设置形式结构入手,分析不同永磁体设置形式的电机磁路特征,比较交直轴电感特性和电机转矩特性。通过有限元分析法结合冻结磁导率,对比分析不同永磁体放置设计对电机电感、磁链以及转矩成分特性的影响,提出具有实现高转矩质量比潜质的PMASR电机结构。在此基础上,采用敏感度参数降维和多目标遗传算法,对转矩转子质量比,铁耗,转矩脉动进行优化设计,优选结构参数。最后,基于优选方案加工制造样机,并进行实验,验证理论和仿真分析的有效性和正确性。