滑模变结构矢量控制用于矩阵变换器驱动感应电机研究

滑模控制不仅能够保证转速平稳无超调地达到期望转速,同时具有较强的抗负载扰动能力,但积分器的作用会使其动态响应速度变慢。针对传统的滑模控制存在的上述问题,首先提出一种改进的滑模控制方法:对于不同的转速误差,滑模控制器输出不同的参考电磁转矩;然后,将PI控制和滑模控制嵌入到矢量控制,用于矩阵变换器驱动感应电机的调速控制,并分别对二者的调速性能进行了仿真研究与实验验证。仿真结果表明:相比于PI控制,滑模控制作用下转速可以快速平稳地上升到期望值并具有较强的抗负载扰动能力;相比于传统的滑模控制,改进后的滑模控制有效地提高了系统的动态响应速度,具有更好的调速性能。     

交流感应电动机精确解耦的自抗扰控制

为了实现交流感应电动机高性能调速,快速跟踪变化的负载转矩,对静止两相αβ坐标系中的电动机数学模型精确反馈线性化,实现转速和转子磁链系统的完全解耦。针对解耦的转速和磁链子系统的设计2个结构完全相同的自抗扰控制器,实现对转速和磁链的完全独立控制。实验研究表明:电动机转速和磁链分别大约在0.7 s和0.3 s时达到参考值;负载转矩的变化将引起转速7 rad·s~(-1)范围内的变化,但磁链仍保持给定值;当转速稳定时,电磁转矩在1 s时间内能快速跟踪变化的负载转矩,其超调量不超过20 N·m;控制系统能适应转子电阻±10%和定子电阻+10%范围的变化。     

电传动车辆轮毂电机无位置传感器控制研究

为提高电传动装甲车辆运行可靠性,提出一种基于脉振高频注入法进行转子位置辨识的轮毂电机控制策略。在永磁同步电机最大转矩电流比和弱磁控制的基础上,将位置辨识算法运用到控制系统并进行仿真分析。仿真结果表明:在电机起动加速阶段和转矩突变等工况下,该算法能够准确辨识出转子位置和电机转速,与使用传感器来获得转速的方式比较,基本能获得相同的控制效果,为进一步提高装甲车辆可靠性提供了可行方案。     

电传动装甲车辆发动机发电机系统动态模型

针对电传动装甲车辆发动机-发电机系统建模难的问题,采用BP神经网络辨识发动机转矩,设计了发动机-发电机系统动态实验,在测得发动机在不同油门开度时的转速动态响应,并将电励磁旋转整流同步发电机等效为直流发电机的基础上,建立发动机-发电机系统动态模型。仿真与实验对比结果表明：模型满足车辆仿真精度要求。     

永磁磁通控制型混合励磁开关磁阻优化设计

针对开关磁阻电机低功率密度和低材料利用率的问题,为了进一步优化电机的转矩特性,将永磁体应用在开关磁阻电机之中,设计了一台三相12/10极永磁磁通控制型混合励磁开关磁阻电机。在分析该电机结构和工作原理的基础上,采用电机设计理论对该电机进行结构设计,并且采用有限元软件进行仿真。在瞬态场条件下验证了该模型的正确性,在稳态场条件下仿真得到电感特性曲线、磁链特性曲线和转矩特性曲线,建立了精确的非线性模型。仿真结果表明该电机的转矩特性得到了明显提高。最后,采用遗传算法对电机主要结构参数进行了多目标优化设计,进一步提高了该电机的平均转矩并降低其转矩脉动。     

大容量储能发电机并联运行励磁控制算法

大容量储能发电机作为脉冲电源，整流后通过逆变器向大功率脉冲负载供电。采用储能发电机直流侧并联方式工作，可以有效提高系统带载能力与可靠性。当并联运行的储能发电机转速不同时，根据转速合理分配电机释放功率可以有效提高系统工作效能，因此需要设计一种具有功率调节功能的励磁控制算法。在电压、电流双闭环控制的基础上，引入功率前馈控制，推导并求解了前馈功率与励磁电流关系以及控制参数，并根据电机初始转速设计了功率分配算法。仿真试验结果表明，功率前馈控制在励磁控制过程中起主导作用，有效分配储能电机释放功率大小，提高了励磁电流响应速度，抑制了负载功率扰动对励磁控制系统的影响。     

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。     

新型坦克炮控交流调速系统控制策略

介绍了坦克炮控交流调速系统的一种新型控制策略.针对传统直接转矩控制(DTC)中存在的电流和转矩脉动较大的问题,通过预测计算定子磁链矢量所需变化量补偿磁链和转矩偏差,并在转速控制环节加入自抗扰控制器,有效地减小了电流和转矩脉动.针对某型坦克炮控交流调速系统所用电机,分别对传统型DTC和新型DTC控制进行仿真研究,结果表明...     

定子分割式混合励磁电机励磁控制系统仿真与实验

定子分割式混合励磁电机综合了混合励磁电机、磁通切换电机和盘式电机的优点,是一种具有自调节磁场能力的新型电机。以该新型电机为研究对象,运用有限元分析法分析电机的电感参数,建立模糊自适应PI励磁控制系统的仿真模型,分析负载不变,转速变化时的闭环系统变化情况。结果表明,采用模糊自适应PI算法可有效减小电压超调量,系统的鲁棒性好。搭建控制系统的仿真平台,实验结果与仿真结果相吻合,验证了理论分析与仿真结果的正确性。     

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.     

六相无刷直流电动机谐波转矩的分析与计算

无刷直流电动机具有诸多优点,但运行中仍然存在转矩脉动问题.分析了六相无刷直流电动机的工作原理,推导了六相无刷直流电动机的状态方程,采用状态变量法对电机转矩产生的关键量--反电势波形和电流波形进行了仿真和试验研究,对六相无刷直流电动机的谐波转矩进行了分析和推导,得出了通过减小电流滞后角可控制甚至消除正弦谐波脉动转矩的结论.     

舰艇电力系统稳态参数计算方法的研究

提出了一种基于网络的方法--"节点电势法",该方法适用于任何复杂结构的电力系统,并充分考虑了电动机参数、机械负载特性等对系统稳态参数的影响,计算精度高,方法简单,易于计算机实现,收敛性好,且具有较好的延伸性.     

一种新型的转矩控制方法——矢量转矩控制

参考磁场定向控制(FOC)、直接转矩控制(DTC)两种方法的特点,提出了一种矢量转矩控制(VTC)的方法,它解决了传统DTC的输出电压矢量与控制变化量之间没有定量关系的缺陷,建立了输出电压矢量与控制变化之间的函数关系,同时改进了磁链低速模型.实验结果表明,该方法能够有效改善电机的输出特性.     

三相绕组切换电路分析与设计

针对在装甲车辆中体积、功率受限条件下,永磁电动机提升低速转矩与拓宽弱磁工作范围难以兼顾的问题,提出了采用电动机绕组换接的方法。提出了一种切换电路的设计方案,采用电路仿真软件Muhisim分析了切换电路的动态工作过程。在此基础上,构建了一套适用于三相绕组切换的零电流切换控制系统,可通过上位机观测电路中的电流波形,并实现对绕组的串、并联结构进行切换控制。试验结果表明：该电路可快速实现绕组的串／并联切换,而且基本上不会产生电压冲击。     

一种软启动／软关断电子开关设计

介绍了一种具有软启动／软关断功能的电子开关模块,该电子开关以功率器件BTS555为核心,辅以软启动／软关断电路,可以实现电机类感性负载的软启动／软关断功能,有利于抑制电动机的启动电流,减小供电电网的电压波动,改善供电质量。同时,设计的采样电路可以精确测量电压、电流信号,有利于电网的智能化控制和故障自诊断。     

DPCA和GRNN在燃气轮机故障诊断的方法

选取其关键部件—喷口加力调节器作为故障诊断研究对象,提出了一种基于动态主元分析(DPCA)和广义回归神经网络(GRNN)相结合的喷口加力调节器故障诊断方法。在燃气轮机专用试验平台对其进行试验,采集喷口加力调节器的高压转子转速、低压转子转速、燃油油量、燃油耗量等参数原始数据,对其进行预处理,并采用DPCA方法对其进行动态主元分析,提取其不同健康状态的主元,构建特征向量,采用特征向量构建GRNN神经网络故障诊断模型,并通过测试数据对该方法的有效性进行试验验证。为表明该方法的有效性,采用了基于GRNN和基于DPCA-RBF的方法对喷口加力调节器不同健康状态进行了诊断技术研究,并对不同方法所得到的诊断结果进行了对比分析。结果表明,采用DPCA和GRNN相结合的故障诊断方法能有效识别出喷口加力调节器不同的健康状态,具有很好的实际应用价值。     

The properties of Sn–Zn–Al–La fusible alloy for mitigation devices of solid propellant rocket motors

The Al and La elements are added to the Sn9Zn alloy to obtain the fusible alloy for the mitigation devices of solid propellant rocket motors. Differential scanning calorimetry (DSC), metallographic analysis, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), tensile testing and fracture analysis were used to study the effect of Al and La elements on the microstructure, melting characteristics, and mechanical properties of the Sn9Zn alloy. Whether the fusible diaphragm can effectively relieve pressure was investigated by the hydrostatic pressure at high-temperature test. Experimental results show that the melting point of the Sn9Zn-0.8Al0·2La and Sn9Zn–3Al0·2La fusible alloys can meet the predetermined working temperature of ventilation. The mechanical properties of those are more than 35% higher than that of the Sn9Zn alloy at −50 °C–70 °C, and the mechanical strength is reduced by 80% at 175 °C. It is proven by the hydrostatic pressure at high-temperature test that the fusible diaphragm can relieve pressure effectively and can be used for the design of the mitigation devices of solid propellant rocket motors.     

基于UG的液力变矩器叶片参数化设计

液力变矩器叶片的设计工作一直都是液力变矩器设计的重点和难点.为了设计出合理的叶片形状,以提高变矩器的效率,在液力变矩器叶片的参数化设计中,应用了UG软件,把液力计算所得到的参数转化为叶片的实体模型,可以提高液力变矩器的制造水平,缩短研制周期.     

PWM调制方式对六相无刷直流电动机转矩脉动的影响分析

建立了六相无刷直流电动机(BLDC)的相绕组数学模型,在此基础上分析了该电机在 PWM 调制方式下的非换相期间关断相电流的产生过程.分析结果表明,在采用PWM_ON_PWM调制方式时,可以消除多相 BLDC 的非换相期间关断相电流,因此可以降低转矩脉动.此外,还分析了该电机在换相期间的转矩脉动情况,得到了由换相引起的转矩脉动解析表达式,并给出了消除转矩脉动应该满足的 PWM 占空比控制条件.     

新型微小管道机器人驱动特性分析

研制了一种具有"大驱动、快速、长距离运动"综合性能的新型微小管道机器人。机器人采用电机驱动蠕动式爬行方案,主要包括自调节支撑机构、柔性保持机构、软轴驱动机构、卸载机构等,适用于直径为15~20mm的微细管道。在介绍了工作原理及机构组成的基础上,对各机构的力学特性进行了分析。虚拟仿真和样机试验表明,机器人能顺利通过曲率半径不小于80mm的弯管,移动速度为8~10mm/s,具有0~90°爬坡能力,可双向移动,其负载能力不小于10N,载重自重比可达6.67∶1。