基于ARM+FPGA的永磁无刷直流电机控制智能方法

永磁无刷直流电机具有效率高、易维护等特点，目前广泛应用于电动汽车、航空、船舶等行业。由于该种电机存在着转矩波动大等不足，为提升其控制性能，从控制平台改进与控制算法优化两个方向开展研究。首先，研究并设计了基于ARM+FPGA的电机控制硬件平台，使用AXI高速数据交互协议，解决了传统电机控制平台中延时较大、算法能力有限的问题；然后，使用基于径向基神经网络的磁场定向控制智能算法实现了对电机的精确控制；最后，通过仿真和实验与磁场定向控制方案进行了对比，结果表明：采用基于ARM+FPGA的永磁无刷直流电机控制智能方法，其调节时间平均缩短了3.22 ms,超调量平均降低了4.35%,提高了BLDC控制精度和运行性能。     

基于固定鸭舵的单通道控制研究

针对固定鸭舵弹道修正组件在旋转稳定榴弹中的应用问题,介绍了固定鸭舵的结构组成及工作原理。在分析双转式永磁无刷直流电机控制系统组成的基础上,建立了双转永磁无刷直流电机的数学模型,提出了一种电流、转速双闭环单通道滚转控制策略。通过双轴仿真测试转台,对电机控制效果及模拟飞行进行了模拟实验与测试,结果表明:该方式控制效果较好,控制精度较高,能够满足弹药简易制导的要求。     

基于模糊滑模控制的航空EMA调速系统

永磁无刷直流电动机是航空机电作动器(EM A)实现作动控制的关键部件,而电机控制方式的优劣则是决定航空EM A调速系统性能的重要因素。传统的滑模变结构控制策略由于存在抖振现象,对永磁无刷直流电机的控制精度和稳定性不利。针对航空EM A调速控制精度要求高的特点,将模糊控制和滑模控制相结合,把开关函数及其微分作为输入量,通过模糊推理获得滑模控制的控制量,该控制器既保持了常规模糊控制器的优点,又减弱了滑模控制的抖振现象。仿真及实验表明:该控制器稳定性好,对参数变化有很强的鲁棒性,系统响应速度快,具有较高的控制精度。     

水下航行器永磁直流电机瞬态磁场数值模拟

水下航行器在海洋中已得到广泛应用,而电动力水下航行器较热动力水下航行器由于具有结构简单、维护方便等优点应用更广泛。应用有限元分析软件Magnet,对某型电动力水下航行器推进用永磁直流电机有无负载时内、外磁场进行了数值模拟,所获得的结果可用于分析电机漏磁场对其周围电子仪器设备的干扰。     

动圈式永磁直线直流电机的精英保留多种群遗传优化算法

为了实现陆基无人机电磁弹射器高机动性及其直线弹射电机的高功率密度,针对动圈式永磁直线直流电机,提出精英保留的多种群遗传算法(Multi-Population Genetic Algorithm with Elite Retention, MPGAER)的电机最大功率密度优化方法。以磁通密度和电流密度为约束条件,利用其搜索能力强、收敛速度快的特点优化电机的结构参数,并与磁路法初始设计结果和传统遗传算法优化结果进行比较。结果表明:与磁路法初始设计相比,MPGAER能使电机质量减少6.25%,功率密度提高10%,电机动态性能得到提高;MPGAER优化设计的电机功率密度高于遗传算法设计结果,所提方法有效地解决了在优化过程中出现易收敛于局部最优点和寻优效果差的问题。     

电磁弹射过程中涡流引入阻力的分析

永磁直线电机能够满足电磁弹射系统短距内高加速与快制动的应用要求,但是永磁直线电机的快速运动可能引入明显的涡流效应,在电机加速度段,涡流效应引入涡流阻力,削弱了系统的弹射能力,另一方面,在电机的制动段,涡流效应引入的阻力可以帮助系统实现快速制动.针对电磁弹射系统所采用的定子开槽、集中绕组、动磁式永磁直线电机,仿真分析了动...     

双蛙绕组直流电机换向性能

为了改善电机的换向性能,基于双蛙绕组直流电机的绕组结构特点及其换向规律,分析了影响双蛙绕组直流电机换向的主要因素,对该型直流电机的换向性能进行了评估,并分析了无火花换向区.双蛙绕组电机的分析和试验表明,该类电机的电抗电势波形最大值和最小值的差值较大,不利于换向电势的均匀补偿;双蛙绕组同槽最后一个元件换向时,其他元件对其阻尼较小,容易产生换向火花I相比异槽式绕组,双蛙绕组的无火花换向区比较窄,不利于电机的换向.     

基于矢量控制的永磁同步电机控制系统的仿真

介绍了三相永磁同步电机常用的坐标系以及不同坐标系下的数学模型,并通过采用矢量控制方法实现电机的转速控制。在MATLAB6.5中的Simulink环境下,通过建立PMSM本体、坐标变换、电源逆变器、PI调节器等模块,搭建了永磁同步电机控制系统的速度和电流双闭环仿真模型。仿真结果验证了永磁同步电机矢量控制的正确性与可行性,为永磁同步电机控制系统设计提供了理论基础。     

变桨距四旋翼无人飞行器航迹跟踪控制

针对传统定桨距四旋翼无人飞行器定桨距机构限制的问题,提出一种变桨距电机旋翼系统。在电机旋翼系统动力学模型的基础上,根据最小二次型最优控制方法设计了变桨距电机旋翼系统控制律,基于牛顿-欧拉方程和四元数运动学,建立了四旋翼飞行器动力学模型,推导了桨距角分配矩阵,设计了航迹跟踪控制律。仿真结果验证了变桨距技术相对定桨距技术在控制响应方面的优势,证明了提出的控制方法能够实现对变桨距四旋翼飞行器的高精度航迹跟踪控制。     

一种消除直线永磁无刷直流电机边端效应对换相时机影响的方法

电磁弹射用直线永磁无刷直流电机的永磁体动子具有开断结构,使动子边端的磁场分布发生变形。当采用霍尔元件检测磁场实现换相时,这种边端效应就会影响换相时机。分析了这类电机的换相机理和动子开断结构对换相时机的影响,指出这类边端效应受极弧系数影响显著,并提出了利用不对称滞环比较器或简易单限比较器对霍尔输出信号进行处理从而消除这类边端效应影响的方法,实验验证了简易单限比较器方案的可行性。     

磁阻式无刷直流电机的工作原理和参数分析

本文主要介绍了磁阻式无刷直流电机的工作原理和参数分析。为了提高无刷直流电机的寿命,采用磁悬浮技术来支承电机转子。我们的磁悬浮动量矩飞轮的转子采用了硅钢片材料,所以,无刷直流电机选择了磁阻式电机形式。因为我们已经成功地试制了逻辑电路和驱动电路,所以,磁悬浮动量矩飞轮的电机采用了两对极三相定子和60°电角的步进旋转磁场。     

定子磁钢轨道拼接错位对动圈式永磁直线电机性能的影响

陆基车载无人机电磁弹射器是一种新型的弹射起飞装置。为了实现高机动性,提出双边动圈式永磁直流直线电机和定子磁钢轨道分段拼接结构方案。为了评估定子磁钢轨道拼接可能对电机性能的影响,建立了永磁直线电机模型。利用有限元分析软件,分析研究了轨道分段拼接上下错位、左右错位以及倾斜错位可能造成的影响,根据分析结果给出了磁钢轨道拼接错位所允许的偏移范围大小。     

装甲车辆电传动系统永磁同步电机的设计与仿真

主要对电传动系统永磁同步电机进行了设计和仿真,首先对电传动和所采用永磁同步电动机进行了概述,给出了电机的基本参数要求,并在这些参数基础上对电机结构进行了初步设计,然后运用Simulink对永磁同步电机进行了建模仿真,获得了较为理想的结果。     

“电机统一理论”在电机控制中的作用

直流电机在恒速时其电压方程为常系数的线性微分方程,在电机控制中能进行快速的转矩和磁通控制。而异步电机是一个多变量、强耦合、非线性的时变参数系统,很难直接通过外加信号准确控制电磁转矩。但若以转子磁通这一旋转的空间矢量为参考坐标,应用"电机统一理论",利用从静止坐标系到旋转坐标系之间的变换,则可以把定子电流中的励磁电流分量与转矩电流分量变成标量独立开来,进行分别控制。这样,通过坐标变换重建的电机模型就可等效为一台直流电机,从而可像直流电机那样进行快速的转矩和磁通控制,给电机控制系统带来新的契机。     

直驱型电动舵机中永磁容错电机设计

为了提高直驱型电动舵机的可靠性和容错性、减小直驱型电动舵机的体积和重量,设计具有容错能力的电机.分析直驱型电动舵机中电机的容错性,设计了满足容错需求的三相24槽20极表面式永磁同步电机,对电机尺寸参数进行优化,建立该电机的有限元仿真模型,并对其开路和短路故障进行有限元仿真分析.有限元仿真结果表明,所设计的电机具有很强的...     

不同电流波形下永磁推进电机电磁转矩的时步有限元计算

以12相永磁推进实验样机为研究对象,介绍了其结构特点及运行控制模式,建立了该电机的时步有限元仿真系统.采用有限元法对正弦波、方波、梯形泼电流波形下的永磁推进电机电磁转矩进行了数值计算,给出了不同电流下的功角特性曲线.研究结果表明,对于电枢反应较强的12相永磁推进电机,在通常功角范围内通入正弦波电流可产生较大电磁转矩.     

多段式初级铁芯圆筒型永磁直线电机齿槽力研究

针对永磁直线电机的推力波动问题,首先针对整数槽绕组多段式初级铁芯结构圆筒型永磁直线电机,提出了采用初级铁芯依次沿纵向移距的方法削弱电机的齿槽力,并基于能量法推导了初级铁芯模块移距法削弱齿槽力的机理,给出了初级铁芯模块移距的计算公式;其次,针对初级铁芯模块移距引起各段相电动势的分布的情况,给出了空载电动势等效分布系数的计算公式;最后,进行了有限元分析及试验。结果表明:初级铁芯模块移距后,电机的齿槽力得到了有限的抑制,大大降低了空载电动势中的谐波含量,相空载电动势波形更加正弦化。     

伺服电机积分型SMC速度控制策略

为解决伺服电机控制系统输出转速可控性差、波动大、动态响应慢等问题，提出积分型滑模变结构控制策略，设计负载转矩观测器解决控制过程中的负载扰动问题，基于Simulink搭建永磁同步电机速度控制系统仿真模型，搭建电机测试系统台架对控制系统的稳态性能和动态性能进行试验验证。研究结果表明，相比于传统比例积分微分控制和普通滑模变结构控制(Sliding Mode variable structure Control, SMC)，所设计的控制策略能够使控制系统达到稳态时速度波动较小，鲁棒性较好，抑制了SMC的抖振现象。     

履带装甲车辆采用永磁同步电动机驱动研究

为了提高车辆的机动性能,世界各国纷纷开展电传动系统研究。采用永磁同步电动机控制系统作为电传动车辆的驱动系统是可行方案之一。文中建立了永磁同步电动机控制系统的数学模型,提出了适合于履带车辆电传动系统的电机控制策略与方法,并将永磁同步电动机控制系统在履带车辆电传动中应用进行仿真与分析,最后,给出了永磁同步电动机控制系统在装甲车辆电传动中应用可行的结论。     

旋转永磁式机械低频天线的系统设计与验证

为实现低频电磁发信系统的小型化和低功耗,面向旋转永磁式机械天线的理论研究和技术实践,提出了基于多物理场耦合仿真的系统设计和性能校验方法。设计了包含永磁磁源、高效驱动电机及其控制器在内的旋转永磁式机械天线系统方案。研制了实验样机,并对其系统性能和近区磁场进行了实验测试,验证了相关设计方法和系统方案的可行性与有效性。结果表明,该样机的磁场场强和尺寸等主要指标达到了美国“机械天线”项目在射频穿透技术领域的要求,为旋转永磁式机械天线方案研究和样机设计提供了一种可行思路。