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。     

高速磁悬浮列车电磁场的模拟计算

采用有限元法研究了高速磁悬浮列车的悬浮和推进电磁场,重点研究了车辆在不同运行条件下悬浮力和推力的变化规律,并得出了经验公式。分析和计算结果表明,悬浮力和推力的大小与功角有关,并且由于定子齿槽和材料不连续的影响,悬浮力和推力都存在六倍频的波动。     

虚拟电流注入法在线补偿转子位置估算误差

旋转高频注入法能估计永磁同步电机零速和低速时的转子位置,但在转子磁极位置解调过程中滤波器的使用会带来较大估算误差。提出虚拟电流注入法来在线补偿转子位置误差,基于估算的转速,构造与负序响应电流同频率的虚拟电流,经过与负序电流完全相同的解调,得到的虚拟电流相位与解调前相位的差值补偿估算的转子位置。分析比较了注入旋转电压导致的实际转速波动和正序响应电流引起的估算转速波动对误差补偿效果的影响,并利用低通滤波器来改善补偿效果。仿真和实验验证了所提方法在电机处于不同状态时对转子位置误差补偿的效果。     

长初级直线感应电机推力波动产生机理及验证

对于分段供电直线感应电动机,由于次级两端开断,次级感应涡流存在较大的不对称,仅控制初级电流对称,不能消除次级负序电流引起的两倍转差频率力波动。针对上述问题,基于推力波动产生的机理,分析了谐波注入后的推力组成,推导了注入谐波的频率。数值计算和有限元仿真结果表明:注入谐波后两倍转差频率推力波动显著减小,有效地抑制了直线电机不对称引起的两倍转差频率推力波动,证明了推力波动产生机理分析的正确性。     

考虑功率控制的感应电机控制方法研究

电网负载功率的剧烈变化会引起电网特别是小容量电网的供电质量和稳定性降低,为保证电网供电稳定,需对电网负载输出功率及功率变化率进行限幅控制;负载为电机时,需考虑在电机驱动系统中增加功率控制策略。针对上述问题,首先分析了电机驱动控制系统中的功率控制策略对系统动态性能的影响,通过分析发现低功率变化率限制会引起电机转速超调,进而会造成整个系统控制的不稳定和功率波动,因此提出了一种低功率变化率下的功率补偿算法。然后,通过仿真和实验,证明采取该功率控制方法能够解决转速超调和负载功率波动的问题,且具有良好的动静态效果。     

两种具有动力学补偿的机器人位置/力混合控制器

文中提出了采用前馈动力学补偿和实时动力学补偿的两种机器人位置/力混合控制器。仿真结果显示了这两种动力学补偿的有效性。由于动力学补偿的引入、机器人位置/力混合控制系统的性能得到明显改善。     

巡航飞行航向位置实时跟踪PID控制器设计

针对空速保持巡航飞行中航路点到达时刻易受阵风干扰影响的问题,设计了基于地速控制的航向位置跟踪控制器。空速控制中为抑制高频阵风引起推力不平静需在反馈中加入互补滤波器,而地速反馈可以同时抑制阵风对推力和地速的干扰,通过PID控制实际航向位置跟踪理想航迹上移动虚拟目标,使到达各个航路点时刻准确可控。将其应用到飞机的纵向动力学仿真模型中,仿真结果表明在交变阵风干扰情况下航向位置和地速能精确跟踪相应的参考信号。     

伺服电机NCS神经网络PID趋近律滑模控制

针对直流伺服驱动电机的网络控制系统的非线性控制系统特性和神经网络多包传输的特性,提出一种基于滑动窗口策略的多核LS-SVM神经网络PID趋近滑模控制器。该控制器可以在线控制和预测丢包补偿,并将其控制系统实现为一种具有延迟和丢包的多包数据传输直流控制器的伺服驱动电机神经网络自动控制补偿系统。其主要方法为,首先基于等效变换、无延迟和滑动窗口相结合的LS-SVM在线数据包损耗预测,建立系统的延迟补偿模型。其后通过神经网络的非线性映射对PID参数进行在线调整,实现稳态并进行分析。仿真结果表明,组合内核LS-SVM预测策略可以提高数据包损失补偿的准确性,减少系统抖振,在响应速度较快的情况下完成整定。     

一种强度补偿反射式光纤位移传感器的研究

:提出一种等间距排列的三探头反射式光纤位移传感器 ,该传感器通过双路接收的方法来实现光强补偿。从理论上对该种传感器的补偿机理作了详细的分析 ,得出了位移特性调制函数的表达式 ,给出了仿真曲线。结果表明 ,这种光纤传感器可以有效地消除因光源光强波动、表面反射率以及光纤传输损耗的改变对输出特性的影响     

水下航行器动力定位下的运动轨迹设计与仿真

对远程低速水下航行器在动力定位系统作用下的运动进行了研究.远程低速水下航行器由于航程远必须采用GPS全球导航定位系统进行导航,于是水下航行器就必须具有动力定位的能力,使之可以在需要GPS导航的时候上浮到近水面,导航完成后再下潜回航行深度.在建立水下航行器运动数学模型及进行推力分配的基础上,对远程低速水下航行器的典型运动轨迹进行了仿真,并对仿真结果进行了分析.     

磁悬浮反作用飞轮高精度力矩控制

为提高磁悬浮反作用飞轮输出力矩精度,针对传统控制方法下永磁无刷直流电机非理想反电势和换相引起的转矩脉动,分别提出补偿控制策略。非换相期间,根据转速和位置信息,估计实时反电势来获取参考电流,通过设计的力矩控制器直接计算出调制占空比以补偿非理想反电势引起的力矩脉动;分析全转速范围内换相期间转矩波动的特点,分别提出低速区非换相相调制和中高速区间关断相调制的换相转矩脉动抑制策略,并给出换相时间的计算方法。实验表明所提控制方法显著提高了飞轮的输出力矩精度,从而验证了方法的正确性和有效性。     

利用径向力平衡飞行控制的航天器高精度轨道捕获方法

为实现对探测器轨道形状与高度的精准调整,提出一种径向力平衡飞行的航天器连续推力控制新方法。建立连续推力平衡飞行的动力学极坐标模型,并推导出特殊条件下的解析轨道解,进一步分析边值条件,给出连续推力的控制律。利用这一平衡飞行控制理论,构建轨道捕获的最优控制策略。考虑推力器的推力水平,通过一次或多次的控制过程,实现对轨道形状、轨道高度及轨道相位的综合调整。数值仿真表明:利用平衡飞行的轨道控制方法,配置微小推力器的空间引力波探测器可以实现高精度的轨道捕获;该方法具有控制过程可解析、计算量小、简便、实用等特点。     

一类三维混沌系统的T—S模糊控制

针对一类三维混沌系统,在用T—S模糊模型重构该系统的基础上,利用反馈控制思想和并行分布补偿（PDC）技术,基于Lyapunov理论为该系统设计了状态反馈控制器．利用线性矩阵不等式（LMI）可求出模糊控制器的参数,实现以衰减率a全局渐近稳定．对该系统的一个重要特例—ADVP系统的仿真结果验证了该控制方法的有效性．     

基于分段连续推力的中途修正方法(英文)

基于小偏差理论,对无摄三体动力学方程沿标称轨道线性化,推导了三体动力模型的误差线性模型。在此基础上,进一步利用该最优控制方法推导了转移轨道周期内的连续小推力控制方案,验证了控制加速度及状态量的收敛。同时针对整周期控制方式在超调后状态量收敛速度慢的问题,通过分段连续推力控制模式(Segm en ta l Con tinuous T hrust Con tro l,SCTC)来近似瞬时脉冲推力控制模式,并给出了最短分段控制时间的计算方法。实验表明,SCTC模式加快了轨道状态的收敛速度。对于km级入轨偏差,通过1次控制即可使实际轨道收敛至标称轨道。     

基于非线性扩张状态观测器的直线电机PD控制

为了解决直线电机伺服系统跟踪速度与峰化现象之间的矛盾,设计一种基于非线性扩张状态观测器的比例微分(Proportion Differentiation,PD)控制器。将直线电机伺服系统中的未建模动态和外界干扰定义为总和扰动并扩充为系统新的状态变量,利用非线性扩张状态观测器(Non Linear Extended State Observer,NLESO)估计不可测量的直线电机动子速度以及总和扰动。利用NLESO和跟踪微分器TD的输出,基于动态补偿线性化思想设计了引入补偿量的PD控制器,并给出了闭环控制系统稳定性证明。在Googol公司的实验平台上,通过与两种基于LESO的PD控制器对比,验证了所设计的基于NLESO的PD控制器的可行性。实验结果表明,基于NLESO的PD控制器可使直线电机伺服系统具有跟踪速度快、跟踪精度高、峰化现象小、鲁棒性强的优点。     

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。     

基于非线性最优反馈控制的远程拦截闭环制导

利用非线性最优反馈控制和伪谱轨迹快速重构技术,设计了一种有限推力空间远程拦截自适应闭环制导方法。首先建立了有限推力远程拦截最优制导问题模型,并给出了适用于该问题的非线性最优反馈控制求解原理。然后,将空间变轨动力学模型特点和伪谱法相结合,设计了基于状态量缩减的计算效率改进策略以提高轨迹优化的实时性。基于改进伪谱法进行连续轨迹快速重构,利用开环最优解形成闭环反馈,从而保证制导指令的实时更新,并通过引入控制逻辑对制导算法进行改进。时间最短远程拦截仿真表明,该闭环制导方法在保证任务指标最优性的同时,可以有效抑制J2摄动和计算误差的影响,具有较高的制导精度、自适应性和鲁棒性。     

Finite-time State Feedback Stabilization Method for a Class of Flexible Manipulators

Aimed at the finite-time stabilization problem of a class of flexible manipulators,a finite-time state feedback stabilization controller was proposed in this paper.Firstly,the nonlinear model of flexible manipulators was transformed into linear system through the exact state feedback linearization,and then using the finite time stabilization control method of the linear system,a finite-time state feedback stabilization controller was designed for the flexible manipulators.Furthermore,it was proved that all the states of flexible manipulators could be stabilized to equilibrium in finite-time under the proposed controller.The simulation results show that the performance of the flexible manipulators under the proposed finite-time state feedback controller is better than the traditional state-feedback controller.The proposed finite-time stabilization controller can improve the performance of the flexible manipulators.     

基于前馈控制与反馈控制的位置伺服研究

针对机械臂动态惯量变化大,伺服控制电机定位精准、响应速度快等需求,位置环采用前馈控制和传统PID反馈控制相结合技术,建立控制系统的数学模型和控制策略,搭建了无刷直流电机全闭环控制系统的硬件。该伺服控制系统在参数变化、建模不准确时具有更高的动静态性能和鲁棒性。实验结果验证,使用位置前馈控制策略具有快速的动态响应和高精度定位特性。本伺服控制系统能够克服传动机构的间隙,可应用于关节机器人控制系统和随动设备中,具有广泛的应用前景。