摘要：针对伺服系统参数的不确定性问题,提出一种以速度为切换信号的切换控制策略。利用伺服电机离线数据得到非线性Bode图,根据频域特性变化区间划分系统速度区域;以速度指标作为切换条件,在模拟退火算法中引入平坦性计算,对各子系统进行参数辨识,构建伺服系统的切换模型,并解决了切换系统出现的抖振问题;最后,在给定切换条件下,设计切换模型各子系统控制器,形成基于状态观测器的反馈控制策略,保证闭环切换系统的渐近稳定性。结果表明:所提控制策略优化了系统的响应曲线,其跟踪精度提升了约4%。

摘要：永磁电机在工业自动化及新能源汽车等领域具有重要的应用,电机故障诊断对于保障运动控制精度和避免停机损失具有十分重要的意义。现代信号处理方法和人工智能技术被广泛应用于电机故障诊断,然而在强噪声干扰情况下如何精确识别电机故障类型仍是一个挑战。该研究设计一种新的多尺度信号调节自编码器,首先采集电机的振动信号并通过小波变换分解得到信号的多尺度特征,研究各个尺度特征对自编码器分类精度的影响,随后根据多尺度特征对应的精度进行原信号的调节和重构,再将调节信号输入自编码器中,最终提升电机故障类型识别的精度。试验结果表明,该方法相比于传统方法,在强背景噪声干扰情况下能够有效识别电机的8种健康或故障状态,并且具有良好的抗噪性和稳定性。

摘要：为了提高球形电机的输出转矩,降低控制系统的复杂程度,提出了一种新型磁阻型球形电机。首先,介绍了电机的基本结构和运行原理,建立了电机的数学建模,基于有限元软件使用虚位移法对电机进行建模,确立电机的电感曲线和矩角特性。然后,以输出转矩、气隙磁密及定子轭磁密为目标,针对定转子的结构进行仿真分析。最后,通过计算结果分析了球形电机主要参数对电机性能的影响,完成了磁阻型球形电机的结构设计,验证了所提出的新型结构的有效性。

摘要：无刷直流电机具有效率高、能量密度高、噪音低等优点进而被广泛应用于汽车、工业自动化、航空航天等领域。高阻接触(high resistance connection,HRC)故障是电机的典型故障之一,该故障严重时会导致急剧温升乃至火灾,因而无刷直流电机的HRC故障研究具有重要的意义。通常采用电流电压信号分析的方法诊断HRC故障,但现有的方法仍存在局限与不足。针对此问题,设计了一种新的结合阵列漏磁信号分析和机器学习的方法实现无刷直流电机HRC故障的定位和定量分析。首先通过安装在电机外壳的霍尔传感器阵列采集多通道漏磁信号,利用神经网络分析漏磁信号的时域特征实现电机HRC故障检测和定位。在确定故障相之后,利用另一个神经网络模型分析漏磁信号频域特征实现HRC故障的定量分析。实验结果表明,提出的方法检测和定位故障的精度为98.75%,故障定量分析的平均均方根误差为0.018Ω。该方法具有非侵入式测量、易于实现、效率高等优点,对提升无刷直流电机HRC故障检测精度和效率具有促进作用。

摘要：针对前后轴双电机电动汽车的效率提升问题,在对前后轴双电机方案效率特性研究的基础上,设计了基于电机效率最优和基于电池效率最优的前后轮双电机转矩分配方法。研究发现这两种效率最优的方法在转矩分配上存在冲突现象,因此,采用一种多目标粒子群优化算法求得同时兼顾电机效率和电池效率的最优策略,从而避免两种策略同时工作时出现的竞争现象。仿真和实验结果表明,采用多目标粒子群优化算法的前后轴双电机转矩分配方案可以提高电动汽车的系统效率和续航里程。整车动力学分析表明,采用多目标粒子群优化算法的前后轴双电机转矩分配方案不会对整车的稳定性和平顺性产生影响。

摘要：针对永磁球形电机的复杂转矩建模问题,提出了一种基于随机森林建模方法,同时提出了基于粒子群优化方案来解决永磁球形电机的优化通电策略问题。首先,通过电磁分析得到永磁球形电机转子与定子线圈在不同角度下驱动线圈产生的转矩值。然后,采用随机森林法建立了位置-转矩的黑箱模型。并在此基础上结合倾斜轨迹,采用粒子群算法对其通电策略进行优化设计,使得通电损耗降低了5%~10%。仿真和实验结果均表明,该方法能有效地实现永磁球形电机的稳定控制且通电损耗较小,可为下一步实现永磁球形电机高精度的轨迹跟踪控制提供参考和借鉴。

摘要：多相永磁同步电机因其高容错能力备受关注,在大功率和高可靠性场合具有很好的竞争力和发展前景。本文以相移30°双三相永磁同步电机为研究对象,从多相电机的控制方法入手,根据双三相电机的绕组结构特点,对其一相开路时的容错控制策略进行了较为深入的分析,采用调整剩余相电流的相位和幅值的容错方法,搭建仿真模型,验证了所提出的容错控制算法的正确性,有效地减少缺相后的转矩脉动,具有较好的动态性能,提高了驱动系统的可靠性。

摘要：本文针对永磁同步电机,提出了一种在线匝间故障诊断系统。首选,建立了在匝间短路故障的永磁同步电机的数学模型,并分析了匝间短路故障对零序电压的影响;其次搭建了基于Lab VIEW永磁同步电机匝间短路故障在线诊断系统,该系统结合了Lab VIEW的图形化设计语言的直观易用和MATLAB的强大的计算能力。最后,综合仿真结果验证了该故障诊断系统的有效性。

摘要：针对目前多自由度电机结构复杂,控制难度高的问题,提出一种新型多自由度球形感应电机。该电机由三个空间对称分布的弧面定子驱动球形转子实现多自由度运行。首先,介绍了电机的基本结构和运行原理并对根据直线感应电机的设计理对电机主要参数进行计算;然后,建立Ansoft/Maxwell有限元仿真模型对电机进行稳态磁场仿真;同时对电机在不同转子参数以及不同激励时的稳态运行特性进行分析,为这类电机的优化设计与运动控制提供依据。结果表明:在额定激励下,感应式球形电机单个定子可产生1Nm的稳态转矩,稳定转速可达350r/min,满足多自由度运行要求。

摘要：摩擦非线性扰动是影响伺服跟踪系统控制性能的主要因素之一。为提高转台伺服系统的跟踪性能,提出了一种基于Elastoplastic摩擦模型的改进自抗扰控制方法。首先,建立了转台伺服系统的状态空间模型;其次,采用Elastoplastic摩擦模型描述系统中的非线性摩擦扰动,并用遗传算法辨识了模型参数;最后,基于辨识获得的Elastoplastic摩擦模型,将位置误差和速度误差作为不同的参数分别应用到扩张状态观测器,设计了一种改进型自抗扰控制器。未引入摩擦补偿时的速度跟踪误差平均值约为0.0024 rad/s,而加入补偿后的速度跟踪误差平均值减少为0.00147 rad/s。仿真和实验结果表明,本文提出的控制方案能够提高转台伺服系统的跟踪性能,验证了所提出控制方法的有效性和鲁棒性。