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控制与应用技术

基于转速反馈增量补偿的永磁同步电机柔性负载谐振抑制方法

黄全安，於锋，周陈辉，张雷

2020,47(5):1-6, DOI: 10.12177/emca.2020.009

[摘要] (37) [HTML] (0) [PDF 791.56 K] (25)

摘要：
针对电动汽车中永磁同步电机(PMSM)驱动柔性负载产生的振荡现象，提出了一种基于转速反馈的增量补偿式柔性负载谐振抑制方法。首先，通过高通滤波器找出转速中导致系统发生谐振的频率点。然后,将谐振频率点处的转矩增量经过负反馈调节补偿给电磁转矩处进行调整，以增大电磁转矩的垂直分量系数和系统的阻尼系数，在保证系统稳定性的同时达到谐振抑制的效果。在此基础上，引入转速反馈系数提高了系统极点的自由度，进一步提升了系统的控制性能。最后，通过仿真验证了方法的可行性。

基于Lyapunov稳定性理论的电励磁直线同步电机自适应控制

王健，蓝益鹏

2020,47(5):7-17, DOI: 10.12177/emca.2020.002

[摘要] (11) [HTML] (0) [PDF 1.06 M] (15)

摘要：
为了提高直线伺服系统的动态性能，克服电励磁直线同步电机存在的参数时变性，设计模型参考自适应速度控制器。系统内环是基于参考模型的速度跟踪控制器，外环自适应机构在线调整速度跟踪控制器的可调参数并使参考模型输出速度与控制对象输出速度之间的广义速度误差趋近于零。采用基于Lyapunov稳定性理论的模型参考自适应速度控制器设计方法，在保证广义速度跟踪误差收敛至零的同时，还保证了模型参考自适应速度控制系统具有稳定性和收敛性。采用欧拉数值积分方法，经过计算机数值仿真计算得到参考模型与控制对象的速度输出和初级交轴电流状态变量的时域响应曲线，验证了该自适应速度控制系统具有全局收敛性。

基于变指数趋近律的永磁同步电机滑模控制

林城美，杨静

2020,47(5):18-21, DOI: 10.12177/emca.2020.018

[摘要] (28) [HTML] (0) [PDF 560.41 K] (13)

摘要：
为了提升永磁同步电机(PMSM)调速系统的动态品质，提出了一种基于新型变指数趋近律的滑模速度控制算法。基于传统指数趋近律，引入了变指数函数和双曲正切函数，提高了系统趋近速度自适应调节能力和抖振抑制能力。基于新型变指数趋近律，设计了PMSM滑模速度控制器。通过与传统指数趋近律滑模控制算法、PI控制算法对比，仿真试验结果表明，新型滑模速度控制器具有较好的速度跟踪精度和抗扰动能力。

基于空间解析模型观测器的永磁同步电机直接转矩控制算法优化

钟再敏，尤俊明，周水华

2020,47(5):22-27, DOI: 10.12177/emca.2020.013

[摘要] (14) [HTML] (0) [PDF 827.70 K] (15)

摘要：
针对永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)中磁链和转矩观测器误差较大引起的转矩脉动的问题，提出了一种基于空间解析模型的磁链和转矩观测器，并应用于基于空间矢量脉宽调制的直接转矩控制(SVPWM-DTC)中。通过有限元仿真获取磁链和转矩数值解，由该数值解推导了一种考虑电机空间谐波和磁饱和特性的磁链和转矩空间解析模型，构建了一种新型高精度的磁链和转矩观测器。仿真和试验对比表明，基于空间解析模型的观测器具有较高精度，能够有效抑制观测器误差导致的SVPWM-DTC转矩脉动。

绕组开路故障下的双三相永磁同步电机容错控制

郑冬霞，刘咏萱

2020,47(5):28-32, DOI: 10.12177/emca.2020.010

[摘要] (8) [HTML] (0) [PDF 689.89 K] (18)

摘要：
针对汽车方向盘电动助力转向系统可靠性问题，基于双三相永磁同步电机(PMSM)研究了绕组开路故障下的容错控制策略。以一相绕组开路为例，通过推导出电机绕组开路时的坐标变换矩阵，建立了故障下的双三相PMSM d-q轴坐标系数学模型。在对电压方程进行解耦变换的基础上，设计了结合前馈补偿的电流调节器架构，研究了定子总铜耗最小的容错控制策略。仿真结果表明，所研究的控制策略改善了双三相PMSM绕组缺相后的运行性能。

一种基于转矩扰动观测器+重复控制的船舶永磁同步电机矢量控制技术

刘向辰

2020,47(5):33-38, DOI: 10.12177/emca.2020.014

[摘要] (8) [HTML] (0) [PDF 822.53 K] (11)

摘要：
船舶永磁同步电机(PMSM)在海洋复杂环境下运行时，容易受到转矩扰动，严重影响电机的控制性能，这一问题在PMSM中低速运行时更为明显。针对这一问题，提出一种基于转矩扰动观测器+重复控制的PMSM矢量控制方案。设计了一个基于转子位置的转矩扰动观测器，用于估测PMSM扰动转矩，并在此基础上结合重复控制的思想，周期性地补偿并缩小由扰动转矩而产生的误差。通过MATLAB/Simulink仿真和试验，验证了该方案具有较强的抗转矩扰动能力和较好的调速性能。

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基于干扰观测器的永磁同步直线电机自适应PID控制

刘扬, 倪宏宇, 颜文旭

优先出版日期: 2020-05-21 , DOI:

[摘要] (3) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (16)

摘要：
针对永磁同步直线电机精确速度跟踪问题,提出一种基于干扰观测器的自适应PID控制器。首先针对基于矢量控制的直线电机模型设计非线性干扰观测器进行干扰观测。同时基于李雅普诺夫稳定性设计超限补偿控制器以及在线更新的投影自适应律使得PID控制律始终跟随反馈控制律。最后通过实验分析,结果证明了该控制策略有更好的动态性能及鲁棒性。

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表贴式永磁同步电机磁链和转矩无差拍控制系统

李耀华, 周逸凡, 赵承辉, 秦玉贵, 杨启东, 任佳越

2020,47(1):1-7, DOI: 10.12177/emca.2019.116

[摘要] (134) [HTML] (0) [PDF 765.11 K] (130)

摘要：
建立了基于定子磁链坐标系的表贴式永磁同步电机(SPMSM)下一时刻的磁链和转矩计算简化模型，验证了可以采用简化模型来计算下一时刻的磁链和转矩，从而降低无差拍控制计算复杂程度，提高系统实时性能，并得到实现磁链和转矩无差拍控制的理想输出电压矢量。采用模型预测控制(MPC)选择最接近理想电压矢量的基本电压矢量作为输出电压矢量。仿真验证了所提SPMSM磁链和转矩无差拍控制系统的可行性。为了进一步提高系统实时性能，提出2种无需MPC的基本电压矢量简化选择方法。仿真结果表明所提出的电压矢量简化选择方法控制效果与传统MPC非常接近，但省却了MPC计算，减小了系统计算负担。

无刷直流电机转子磁瓦表贴固定工艺研究

谢帆, 胡荣耀, 郑士林, 鲁浩

2020,47(1):102-105, DOI: 10.12177/emca.2019.121

[摘要] (46) [HTML] (0) [PDF 594.07 K] (103)

摘要：
针对无刷直流电机固定磁瓦的胶黏剂固化时间长的问题，分析计算磁瓦受力获得胶黏剂的最小粘接强度，开发验证热固胶，以实现磁瓦的快速固定。通过高温、低温、高温高湿、冷热冲击、高温及时试验验证了胶黏剂完全固化后的稳定性。结果表明，固定磁瓦所需的最小粘接强度为5.81 MPa，AC451胶水在60 ℃/20 min的条件下粘接强度为15.6 MPa，可实现磁瓦的完全固定。动平衡检测后随平衡泥室温固化5 h，胶水的粘接强度达到22.2 MPa，满足各项型式试验，且安全、可靠，具有广泛的工业应用前景。

绕组式永磁耦合调速电机设计与分析

赵启明, 徐亮, 徐国祥, 杨志勇

2020,47(2):49-53, DOI: 10.12177/emca.2019.159

[摘要] (68) [HTML] (0) [PDF 711.45 K] (103)

摘要：
变频器调速技术虽可实现调速，但结构复杂，易受到电磁干扰，影响设备运行的可靠性。此外，当电网电压波动时，变频器难以保证整个系统正常运行。因此,在发电厂等苛刻环境下的应用受到限制。针对以上问题，提出了一种新型绕组式永磁耦合调速电机，离合采用非机械接触结构，减少了机械损耗；可直接对电动转子进行串级调速，调速迅速，且具备抗电网低电压穿越的能力。通过建立绕组式永磁耦合调速电机有限元分析模型，开展了仿真分析研究，结果表明该电机具备调速功能且转矩稳定，在工业领域中具有广阔的应用前景。

基于观测器的异步电机随机系统模糊反步位置跟踪控制

赵恩亮, 于金飞, 程帅, 于金鹏

2020,47(1):8-14, DOI: 10.12177/emca.2019.139

[摘要] (66) [HTML] (0) [PDF 750.27 K] (100)

摘要：
提出了一种基于观测器的异步电机随机系统模糊反步位置跟踪控制方法:通过构造降维观测器估计转子角速度；采用模糊逻辑系统逼近系统模型中的未知随机非线性函数。利用动态面控制技术解决传统反步设计中存在的“计算爆炸”问题。仿真结果表明：所提出的控制方法可以克服随机扰动的影响，并且确保跟踪误差收敛到足够小的原点邻域内。

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