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电机与控制学报 2008年第01期杂志 文档列表

同步发电机可拓励磁控制器1-4

摘要：为了克服传统励磁控制方法的缺点，依据可拓学理论，设计了同步发电机励磁控制器。控制器以参考电压与发电机机端电压的偏差及其微分作为特征量，根据电力系统的实际情况确定特征量的经典域和可拓域，经过关联度计算、测度模式识别，确定所采用的控制策略。应用MATLAB／Simulink软件建立了基于同步发电机三阶非线性数学描述的单机无穷大电力系统仿真模型，可拓控制器用MATLAB之S函数编程实现。与常规PID励磁控制器的仿真比较结果，验证了可拓励磁控制器对于改善电力系统小扰动稳定性和大扰动稳定性的有效性。

单绕组无轴承薄片电机功率系统的设计5-9

摘要：针对单绕组无轴承薄片电机定子绕组电流不满足三相约束关系，传统的三相逆变器无法驱动，根据电机径向悬浮力模型和定子绕组电流模型，设计并搭建了一种基于H桥功率模块的多相驱动功率系统。运用单绕组无轴承薄片电机的原理样机系统，成功实现了电机的五自由度全悬浮，包括径向、轴向和扭转方向。实验结果表明，基于H桥模块的功率系统可对电机各绕组进行独立驱动，使得各绕组电流相互无影响，完全满足单绕组无轴承薄片电机的驱动要求。

新型平动式啮合电机的运行原理和静态转矩10-14

摘要：针对机器人系统对驱动电机的启动性能和空间适应性的要求，提出了一种新型的平动式啮合电动机，通过定转子间磁阻的变化将电能转化为机械能，在孔销结构的约束下使转子绕定子作圆周平动，进而可直接由转子带动摆线机构，利用摆线机构的减速作用输出大扭矩的高集成度电动机。设计并加工了一台原理样机，采用有限元方法建立了样机二维磁场模型，对样机的磁场分布进行了分析。计算了不同转子位置处的磁链族，并依据磁共能方法求得样机的静态转矩值，其计算结果与实验结果相吻合。理论分析和实验结果均表明新电机具有结构紧凑，可带载启动并启动快速的特点。

异步电机全维速度观测器若干参数变化的影响15-19

摘要：为研究全维速度观测器中不同参数对其精确度和稳定性的影响，基于传统的异步电机动态数学模型，配置了全维速度观测器的参数，通过Matlab／Simulink仿真考察，分析了全维状态观测器中的增益矩阵参数、PI调节器参数及观测器中的电机参数误差对速度观测结果的影响。仿真结果表明：合理的观测器参数可以保证全运行状态内电动机观测值的收敛；观测器中的PI调节器参数主要影响其动态特性；电机参数的摄动会影响观测器的稳定性。

模块化并联有源电力滤波器20-26

摘要：针对大容量非线性负载的谐波抑制问题，依据模块化技术、Ⅳ＋1冗余技术以及非线性环节稳定性理论，提出了一种模块化并联有源电力滤波器，研究了模块化结构、N＋1冗余控制、负载电流检测方案以及并联均流策略，对多模块并联系统进行了建模和稳定性研究，设计并实现了基于两台有源电力滤波器模块的并联补偿系统。实验证明，模块化并联补偿方案是可行性的，每台有源电力滤波器模块的输出电流相等，并联补偿系统可以将典型（电流源型）谐波源的网侧电流畸变率降低到补偿前的1／5以下。

混合励磁同步电机调速系统的控制策略27-33

摘要：为了研究混合励磁同步电机（HESM）调速系统的有效控制策略，推导出HESM在dq0坐标系统下的数学模型，设计了基于矢量控制的HESM调速系统，提出了HESM调速系统的分区控制策略及其实现方法。采用MATLAB软件下的Simulink／PSB工具箱，建立了HESM调速系统的仿真模型，并根据不同目的要求，设计了不同的仿真方法，分析了HESM调速系统在低速标准调速区、低速增磁调速区及高速弱磁调速区的调速特性，并与PMSM调速系统进行了仿真比较。结果表明，HESM调速系统比PMSM调速系统具有更高的恒转矩输出和更宽的恒功率运行范围。且增磁励磁电流给定通道的调节能提高电机动态响应速度。

电力系统阻尼特性规律探索34-37

摘要：为了探索电力系统阻尼特性规律，给出了电力系统小干扰稳定模型的一般形式，推导了考虑发电机励磁控制作用、定子侧电阻及线路电阻等情况下单机一无穷大系统小干扰分析线性化数学模型。利用特征分析法，分析了定子侧电阻对振荡模式阻尼的影响，振荡模式总阻尼的守恒现象，阻尼守恒成立的基本条件，阻尼在不同振荡模式之间的传递规律。结果表明：随着励磁放大倍数的增加，系统机电模式阻尼减少，系统阻尼由机电模式流向非机电模式；系统引入电力系统稳定器（PSS）后，系统机电模式总阻尼随着PSS放大倍数的增加而增加，系统阻尼从非机电模式流向机电模式。

开关磁阻平面电机运动机理及其结构设计38-41

摘要：为了探讨半导体IC芯片在加工过程中平面定位的新方法，依据磁阻最小原理，采用类比法，建立了开关磁阻平面电机SRPM的线性数学模型，设计并给出了实验样机的基本结构、动子和定子的具体参数。实验样机动子在戈和Y方向上均采用三相绕组，每相绕组匝数为132匝，单相通电10A时，最大电磁力为200N。仿真实验结果证明，设计的SRPM理论分析正确、电机结构及设计参数合理。

有限宽金属平板对工频磁场的屏蔽42-46

摘要：为了定量评估金属平板对工频磁场的屏蔽效果，在阐述了理想导磁材料和理想导电材料的磁场屏蔽原理基础上，基于无限宽金属平板屏蔽区域磁场解析式，通过计算域映射，推导了有限宽金属平板屏蔽区域磁场解析式。通过仿真分析了对称三相传输线屏蔽系统，讨论了导线组排列位置、屏蔽材料类型对屏蔽效果的影响。结果表明，采用解析式，可对有限宽金属平板的屏蔽效果进行快速计算，其准确性和计算效率优于现有电磁场分析软件所采用的数值求解方法，可对实际屏蔽系统的设计提供参考。

次级对直线感应电动机性能的影响47-51

摘要：为了研究直线感应电动机次级材料和厚度对电机性能和气隙磁密的影响，采用有限元方法，建立了电机的电磁场计算模型，研究电机的起动及运行过程。在数值计算的基础上得到电机的磁场分布，对气隙磁密进行谐波分析，得到了随着次级板厚度减小，气隙磁场增强，谐波含量较小的变化规律，并在电磁气隙不变的情况下，分析次级厚度及材料变化时对电机推力的影响，即随着次级板厚度及次级电导率减小，电机起动推力减小。实验结果验证了该电机计算模型的正确性。

具有非线性输入的鲁棒自适应模糊滑模控制52-57

摘要：针对一类具有死区非线性输入的SISO非线性系统，基于滑模控制原理，提出了一种稳定自适应模糊控制器设计方案。该方案通过使用积分型Lyapunov函数避免了反馈线性化方法中可能出现的控制器奇异性问题，运用两阶段法构造两个Lyapunov函数，确定出用于建模的有界闭区域。再证明跟踪误差收敛到零。通过理论分析，证明了闭环控制系统全局一致终结有界；仿真结果表明了该方法的有效性。

硬盘驱动器两级磁头伺服系统的精确定位58-64

摘要：为了获得硬盘驱动器系统较快的寻道速度和较高的定位精确度，采用音圈电机作为第一级致动器控制磁头进行粗定位，微致动器作为第二级致动器控制磁头臂实现精定位和磁道跟踪。在建立硬盘驱动器系统模型并将复合非线性反馈控制律应用于此模型的基础上进行仿真实验。结果表明，磁头能实现快速精确的定位，其性能优于采用简单的线性反馈控制律所获得的控制效果。

一类非线性系统模糊自适应鲁棒控制65-68

摘要：针对一类不确定性非线性系统的传统模糊自适应控制方案存在的缺陷，利用第一类模糊逻辑系统直接作为非线性系统控制器，提出了一种模糊自适应鲁棒控制策略。在传统方案的基础上加入鲁棒补偿项，取消监督控制项，进一步放宽稳定条件到最小近似误差有界，利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的全局稳定性。通过对二阶混沌对象仿真结果表明，鲁棒控制有效地补偿了稳态误差，解决了单一模糊自适应控制寻优空间有限问题。

缩短空闲时间的动态装配调度优化控制69-73

摘要：针对动态装配调度只考虑独立工序按大小排序插入空闲时间段中存在较大空闲时间段被较小独立工序占用浪费空闲时间的问题，提出了缩短其空闲时间的方法。通过对不同时刻开始装配产品的装配工艺图进行分析，将动态装配问题中的产品装配工序虚拟分为具有惟一紧前、紧后的相关工序和独立工序，并对关键设备上的独立工序和空闲时间段分别按大小排序。通过二者的比较结果，采取将独立工序插入到相应的空闲时间段中的装配方法，达到减少设备总空闲时间，并使总装配时间不超过或尽量少超过由关键路径工序确定的装配时间。实例验证表明，该方法不仅复杂度较底而且可缩短动态装配总时间。

免疫调节增益的单神经元PID控制器74-79

摘要：针对单神经元PID控制中学习速度较慢，动态响应时间长等问题，提出了免疫调节增益的单神经元PID控制器。将T细胞免疫调节机理与单神经元PID控制算法相结合，以提高单神经元PID控制器的学习速度，缩短动态响应时间，改善单神经元PID控制器的性能。仿真研究了免疫调节增益的单神经元PID控制器的定值跟踪性能和抗干扰性能以及直流电机伺服控制性能。仿真实验结果表明，这种新的控制算法学习速度快，动态响应时间短，具有较强的自适应性和鲁棒性，其控制性能优于单神经元PID控制。

马尔可夫跳变系统的蒙特卡罗仿真80-83

摘要：针对跳变系统理论研究中缺少有效的仿真方法，提出了一种适用于跳变系统的蒙特卡罗法。跳变系统蒙特卡罗仿真的关键是马尔可夫链的仿真实现，研究了两种生成马尔可夫链的方法，即利用MATLAB函数randsrc和基于unifmd函数产生均匀分布的随机数，提出了根据转移概率矩阵P对随机数设置不同的阈值来形成马尔可夫链的算法。根据仿真的结果对转移概率进行了验证，该方法概念清晰，简单易行，可用于切换系统等一般随机系统的研究。

多项式逼近建模的非线性系统预测控制84-88

摘要：针对可以获得有界输入输出数据的非线性系统，提出了一种多项式逼近建模的预测控制算法。将有界输入输出数据的取值域通过拓扑同胚变换到[0，1]范围内，用多项式逼近方法建立非线性系统的多个不同预测步长的预测模型，最小化目标函数求得预测控制律，并通过误差修正去除有可能存在的模型失配对系统的影响，得到了一种非线性系统的预测控制算法。算法中的预测模型直接由多项式逼近建模得到，不必求解Diophantine方程，从而减少了预测控制律的计算量。仿真结果说明算法的正确性和有效性。

非线性系统的线性化89-92

摘要：由于非线性系统线性化时采用泰勒展开式可能会得出错误的结果，指出了系统的线性化应该是在方程式推导过程中同时进行。对磁悬浮系统，在拉格朗日方程建立过程中求取相应的偏导数从而得出系统的线性化方程。给出了用Simulink的非线性系统仿真方法，并用非线性系统在小偏差下的仿真结果与线性化系统的结果进行对比。结果表明，这样的求取过程物理概念清楚、简单，有助于正确列写系统的方程式。