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控制与应用技术

基于最小二乘法的永磁同步电机电感辨识研究

刘旭，王旭平，王淑红，梁力波，黄济文

2020,47(6):1-5, DOI: 10.12177/emca.2020.033

[摘要] (68) [HTML] (0) [PDF 646.52 K] (83)

摘要：
内置式永磁同步电机(PMSM)的电感会随着磁路的饱和程度加深而减小，导致电机控制系统中，不同运行状态下，电感参数会发生变化，因此准确辨识电感参数对电机的控制性能影响很大。针对这一问题，提出了利用PMSM瞬态电压方程建立基于带遗忘因子的最小二乘法的电感辨识方法。搭建了仿真模型，分析了在转速、转矩发生变化时该辨识方法的辨识结果，并在基于dSPACE的试验平台上试验验证了该辨识方法。通过对比仿真和试验的结果，证明该方法在内置式PMSM控制中具有良好的实时性和有效性。

基于模糊自抗扰的精密直线电机运动控制

隋延飞，李旭，李星占，刘海波，王永青

2020,47(6):6-11, DOI: 10.12177/emca.2020.019

[摘要] (30) [HTML] (0) [PDF 821.98 K] (56)

摘要：
针对精密直线电机运动平台模型参数不确定以及直线电机结构特性带来的端部效应和定位力波动等非线性因素引起的系统动态响应性能下降问题，分析了直线电机运动平台数学模型，设计了一种模糊自抗扰控制器(ADRC)。通过Simulink建立伺服运动平台和控制器模型，并进行仿真优化。仿真结果表明，与传统PID控制器和经典ADRC相比，设计的模糊ADRC的跟随误差明显下降，抵抗系统扰动能力明显上升，说明了模糊ADRC具有更高精度的动态跟随能力及更好的抗干扰性、鲁棒性和自适应能力。

基于改进型模糊自整定PI控制的无刷直流电机PLC调速系统

刘向辰，张海燕，陈磊，柴乾隆

2020,47(6):12-16, DOI: 10.12177/emca.2020.023

[摘要] (37) [HTML] (0) [PDF 777.40 K] (59)

摘要：
针对无刷直流电机(BLDCM)在中低速运行过程中，电机转速存在波动且动态调速特性较差的问题，提出了一种将改进型模糊自整定PI控制与PLC相结合的BLDCM调速方案。改进型模糊自整定PI控制在传统PI控制的基础上引入积分重置环节，既能够对参数进行实时调节，又避免了控制过程中积分饱和的问题。用Visual C++编写控制程序对PLC进行模块化编程。通过试验，证明了改进型方法在电机中低速运行过程中，具有响应速度快、稳定性好、无超调量等优点。

基于新型滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制

胡锦涛，邵宜祥，周百灵，李伟祚，卫楚奇

2020,47(6):17-21, DOI: 10.12177/emca.2020.040

[摘要] (56) [HTML] (0) [PDF 764.81 K] (79)

摘要：
滑模观测器(SMO)的高鲁棒性使其在永磁同步电机(PMSM)无传感器控制系统中成为了研究热点之一。针对传统SMO的计算量大及自身存在的高频抖振现象，主要研究了PMSM无传感器中高速控制过程，设计了一种新型SMO，将边界层和锁相环(PLL)技术共同应用于SMO中，理论分析并建立PMSM的SMO数学模型后，对PLL的设计进行了严格的推导，验证其获得转子位置的精确性。最后,对整体设计方案进行了全面的仿真和试验，结果表明新型SMO对高频抖振的抑制效果显著，且具有更高的精确性和更强的鲁棒性。

研究与设计

基于磁热耦合法的电机模型参数计算

吴尧辉，方鑫，付豪

2020,47(6):22-26, DOI: 10.12177/emca.2020.030

[摘要] (67) [HTML] (0) [PDF 703.09 K] (113)

摘要：
基于有限元法与集总热网络法建立电机温升模型，仿真计算电机瞬态温升。针对电机温升模型参数繁多且计算复杂的问题，从损耗分布和热量传递的角度，系统研究了电机的电磁参数和热参数。根据电机的结构参数建立物理模型，通过电磁仿真结合解析计算修正漏感参数，计算配置端部及外壳换热系数，等效处理定转子气隙对流系数，采用磁热耦合法计算温升。通过试验与仿真对比电机主要部位温升，验证了电机参数计算的准确性。

基于响应曲面法的单边盘式发电机优化设计

王娜，唐传胜，时磊

2020,47(6):27-32, DOI: 10.12177/emca.2020.024

[摘要] (32) [HTML] (0) [PDF 768.41 K] (60)

摘要：
为了拓展单边永磁盘式发电机的应用范围，对该类发电机进行优化设计。通过分析不同永磁体厚度、气隙、形状对发电机的影响，对比有无铁心单边结构发电机的性能，选择适合汽车工况的发电机为研究对象。通过响应曲面法，建立以永磁体厚度、形状为优化变量，电压波形畸变率、效率为优化目标的多目标优化方程。结果表明，不同永磁体厚度与形状对发电机性能具有重要影响，通过响应曲面优化后的单边永磁发电机效率提高了0.83%，THD降低了16.7%。因此，所提优化方法对单边盘式发电机永磁体结构的设计具有一定的指导意义。

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永磁直线同步电机插入式积分滑模控制

张戟

优先出版日期: 2020-07-07 , DOI:

[摘要] (6) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (7)

摘要：
永磁直线同步电机(PMLSM)因其具有高速、高动态响应等优点而备受关注。而参数变化、端部效应和摩擦力等不确定因素将会降低直线电机控制系统应有的性能。为提高系统的鲁棒性，提出了一种插入式积分滑模控制。该滑模控制将原有控制器的输出量加入到所设计的滑模面中，使得控制系统在不改变原有控制器结构和性能的情况下，获得较强鲁棒性。同时，以连续的超螺旋控制来替换积分滑模控制中原有的不连续部分，削弱了滑模固有的抖振。搭建的Matlab/Smulink仿真后结果证实了所提方法的有效性。

一种应用于动车组牵引变流器控制的变压器直流偏磁抑制方法

李康乐, 李学亮, 李雪珍

优先出版日期: 2020-06-17 , DOI:

[摘要] (6) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (13)

摘要：
动车组牵引供电系统采用25kV单相牵引变压器从接触网取电，动车组运行过程中的弓网离线、功率器件的非线性特性、硬件电路和控制系统的不对称性等，都会引起直流分量通过电气回路注入车载牵引变压器，引起变压器的直流偏磁。本文通过将比例-积分-谐振（PIR）控制应用于电流内环控制器，同时实现正弦信号的稳定跟踪和直流分量的抑制。仿真和硬件在环的半实物仿真结果表明该控制策略的有效性。

永磁同步电机直接转矩控制双模糊控制系统

李耀华, 秦玉贵, 赵承辉, 周逸凡, 秦辉, 苏锦仕

优先出版日期: 2020-06-09 , DOI:

[摘要] (10) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (18)

摘要：
设计了永磁同步电机直接转矩控制双模糊控制系统，采用一个模糊控制器取代传统直接转矩控制系统中的磁链和转矩滞环比较器及开关表来输出基本电压矢量，即电压矢量角度，另一个模糊控制器输出基本电压矢量作用时间，即电压矢量幅值。仿真结果表明：永磁同步电机直接转矩控制双模糊控制系统运行良好，可实现四象限运行。与仅采用模糊控制输出电压矢量角度或电压矢量幅值控制相比，双模糊控制系统可有效抑制转矩和磁链脉动。

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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] (197) [HTML] (0) [PDF 765.11 K] (218)

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。

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] (92) [HTML] (0) [PDF 711.45 K] (199)

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。

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] (80) [HTML] (0) [PDF 594.07 K] (184)

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。

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] (167) [HTML] (0) [PDF 750.27 K] (173)

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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