摘要：单轴电机的伺服控制主要是对位移跟踪精度的控制,误差较大意味着跟随效果较差。目前对电机位移误差的控制策略大多难以做到定量的约束控制。本文提出一种将位移误差设置在预期范围内的预设性能反步控制策略,来定量调控输出位移误差的响应时间以及超调量等暂态性能,降低直线电机的位移误差。本文设计了预设性能函数作为控制边界,保证位移跟踪误差处于误差范围内并按设定时间快速收敛,利用Lyapunov理论设计反步控制器保证了系统的闭环稳定性和跟踪误差的收敛性。最后,利用直线电机伺服实验平台,通过不同工况高精度点位运动实验,证明了该控制算法能够有效降低点位运动的位置跟随误差。

摘要：为了研究混合励磁开关磁链电机(hybrid excited switched flux permanent magnet,HESFPM,motors)的调磁特性,探讨影响HESFPM电机调磁性能的主要因素,解决具有宽调磁能力的HESFPM电机优化设计问题,文章通过分析不同定/转子极数和绕组结构的混合励磁开关磁链电机的拓扑结构、工作原理,比较了不同定/转子极数的混合励磁开关磁链电机的电磁性能和调磁性能。采用磁路分析方法和有限元计算方法,比较研究了不同电流密度、不同直流励磁绕组与电枢绕组槽面积对HESFPM电机电磁性能和调磁能力的影响。分析结果表明,对于采用相同定子结构的HESFPM电机,转子极数为N_s+2 (N_s为定子极数)的12槽HESFPM电机具有比转子极数为N_s-2的HESFPM电机具有更高的电磁转矩和更宽的调磁能力。最后,通过对一台12/10 HESFPM实验样机的测试进行验证。

摘要：传统的三相四线制逆变器存在拓扑结构与控制复杂、工频变压器导致体积庞大等问题。以一种简单的基于LCC网络的三相四线制逆变器为研究对象,深入分析了其构造原理与工作特性,其每一相输出电压独立于负载,因此在为多种不平衡负载供电时具有输出电压自平衡功能。LCC网络的增益还可以提高直流母线电压利用率,满足电气化交通领域的应用需求。给出了LCC网络的参数设计流程。针对LCC网络内部复杂的耦合关系,采用双序αβ坐标系与单序dq坐标系结合的解耦控制方法,对其进行计算机仿真,并且搭建了1 kW/105 V的原理性实验平台,与4种典型三相四线制逆变器进行对比,验证了理论分析的正确性与所提控制方法的有效性。

摘要：针对传统滑模观测器在位置估计过程中的抖振问题,设计一种易于实现的分段平方根切换函数代替传统不连续开关函数,并利用李雅普诺夫稳定性判据对其稳定性进行分析。针对传统锁相环在进行位置估计过程中对转速变化跟踪能力差的问题,提出一种改进锁相环,通过增加微分环节提高电机转速与位置的估计速度,通过增加速度负反馈环节提高系统在暂态过程中的动态性能。在此基础上,通过锁相与位置误差辨识机制,提出一种位置误差全补偿算法,解决了由滤波器、零阶状态保持器等相位延迟环节引起的位置估计误差问题。此外,该文利用形式简单的d-q坐标系电压方程建立滑模观测器,在采用PLL进行位置估计时,无需进行α-β坐标系下的位置误差构建。最后,通过仿真和实验验证所提方案可行性和有效性。

摘要：为解决由非线性摩擦力引起的电机位移跟踪误差量化不清晰、补偿设计困难的问题,提出一种基于误差相关系数更新的迭代前馈整定策略.首先,采用“黏滞摩擦+库仑摩擦”非线性摩擦力模型,分析了直线伺服系统中电机位移跟踪误差产生机理,得到电机位移跟踪误差的具体表达式.其次,将非线性摩擦力引起的电机位移跟踪误差与参考位移引起的电机位移跟踪误差联系起来,建立了电机位移跟踪误差到速度、加速度、库仑摩擦的映射关系以及误差相关系数,通过更新判断误差相关系数的大小,进行迭代前馈整定,有效补偿电机位移跟踪误差.最后,在仿真和实验中,不同前馈参数下的误差相关系数大小证明了电机位移跟踪误差分析的正确性,电机跟踪误差的明显降低证明了基于误差相关系数进行迭代前馈整定的有效性.

摘要：针对高精度运动平台中柔性系统负载改变而导致的固有频率和阻尼比双参数共同变化下输入整形器不敏感性优化问题,提出一种改进双股峰EI(two-hump extra-insensitive,THEI)输入整形器的设计方法,实现在相同滞后时间的前提下改善THEI输入整形器的不敏感性。该改进THEI整形器在正向设计传统THEI输入整形器的基础上,加入对双参数不敏感性的反向优化。首先,利用三维灵敏度曲线推导了用于量化THEI输入整形器双参数不敏感性的评价指标。其次,建立了以幅值调节因子为设计变量的优化脉冲约束下THEI输入整形器双参数不敏感性优化模型;基于蚁群优化(ant colony optimization,ACO)算法求解设计变量,并更新改进THEI输入整形器的脉冲幅值,实现不敏感性最优。最后,数值仿真和试验结果共同验证了所提方法的有效性。

摘要：微型永磁步进电机作为电子阀核心器件,其运行状态对电子阀能否正常执行操作有着直接影响。为了准确掌握电机剩余寿命情况,提出了一种考虑个体差异Wiener过程的剩余寿命预测方法。首先通过分析电机性能退化失效过程,选取相电流有效值作为性能退化特征量;其次由于同型号多台电机同时参与实验,建立考虑个体差异Wiener过程的电机性能退化模型并基于EM算法进行参数估计;最后,设计一种将启停次数作为电机剩余寿命参考的实验,并与基于传统Wiener过程的预测结果进行对比。实验结果表明所提方法平均预测误差下降了3.74%,具有更高的预测精度。

摘要：永磁同步直线电动机伺服环路参数整定目标不明确、流程不清晰,就此提出一种考虑频域带宽设计指标的伺服控制器参数整定方法。结合永磁同步直线电动机物理模型和伺服环路带宽设计需求,通过理论计算求得电流环和速度环的控制参数适配值。根据Simulink仿真分析和环路带宽测试实验,表明所提基于频域带宽设计指标控制器参数整定方法的正确性。该实验的实施有助于学生理解、掌握永磁同步直线电动机的原理和级联式PI控制器的整定方法,提高学生的实践能力,达到了教学的目的。