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电机与控制学报 2011年第09期杂志 文档列表

齿谐波绕组感应电动势波形快速计算1-5

摘要：为了把握齿谐波励磁系统的性能,需要快速地计算齿谐波绕组感应电动势波形。通过分析定子齿谐波磁导以及转子齿谐波绕组节距的特点,对转子齿谐波绕组的感应电动势波形计算提出进一步简化,并分析简化原理。简化后只需计算1/2个定子齿距内定转子不同位置下的电磁场,根据电磁场计算结果,得到转子齿谐波绕组磁链在一个周期内的波形,从而快速计算出转子齿谐波绕组感应电动势波形和有效值。该方法具有计算准确、计算量小以及物理概念清楚等优点。对一台齿谐波励磁的混合励磁永磁同步发电机进行了计算和实验,计算结果和实验结果的比较验证了方法的正确性。

一种初级永磁型直线电动机的推力特性6-11

摘要：针对应用于电磁弹射中直线感应电机推力密度和功率因数均较低的问题,提出一种应用于电磁弹射的初级永磁直线电机。给出了电机的结构和工作原理,采用二维有限元方法对电机的静态特性进行分析,给出了电机的磁链、反电动势和电感特性。在静态特性基础之上,通过能量法对电机推力特性进行推导。采用瞬态二维有限元方法对推力特性和电磁弹射的加速过程进行仿真分析,通过试验验证有限元仿真的正确性。仿真和试验结果表明,该电机具有小的定位力、较小的推力波动和简单的控制策略,在电磁弹射系统应用中具有很好的前景。

经表皮能量传输系统电气参数优化设计12-17

摘要：由于经表皮能量传输系统各种参数之间存在着复杂的耦合和非线性关系,在确定系统电气参数时,需要根据设计指标反复调节才能获得期望值,过程复杂,计算量大,效率不高。提出一种用于经表皮能量传输系统电气参数初步设计的非线性约束最优化模型。通过优化电气参数可以改善经表皮能量传输系统的电气特性。尝试使用遗传算法求取最优解。同时建立基于Matlab的仿真平台及研制了实验样机。通过仿真和实验结果,验证了在优化模型的最优解条件下,所提出优化模型的可行性与有效性。并讨论了系统的电磁辐射安全性。

Z源并网逆变器的间接单周电流控制策略18-23

摘要：针对直接电流控制方式需要较多的采样环节造成控制电路结构复杂,且控制精确度依赖于传感器精确度的缺点,提出一种无需电流采样环节的间接单周电流控制方式。以单相Z源并网逆变器为对象,建立其状态平均数学模型,以实现单位功率因数并网为控制目标推导占空比控制函数d（t）,利用单周控制的思想,根据d（t）产生相应的开关驱动信号,从而控制并网电流。仿真结果表明,逆变器输出电流与电网电压同频同相,并能够根据输入功率的变化而改变并网功率。该控制方式的控制电路结构简单,控制成本低,同时该控制方式的基础是系统的状态平均模型,克服了传统的间接电流控制策略动态响应慢的缺点;单周控制的引入也保证了系统具有良好的鲁棒性。

高速永磁同步电机无传感器控制24-30

摘要：针对中大功率高速永磁同步电机,提出一种将状态观测器与假定旋转坐标相结合的无传感器控制策略。该策略无需对转子d轴的位置进行估计同样能够实现磁场定向,达到最大转矩电流比的控制效果。对此控制策略进行理论分析,设计基于该策略的无传感器控制系统。借助Matlab/SIMULINK工具对此控制系统进行了仿真研究,得到了与理论分析一致的仿真波形。为进一步检验控制策略的可行性,在额定功率为75kW的磁悬浮高速永磁同步电机上于27 000 r/min的高转速下进行了验证实验。实验结果表明,在该转速下,所提出的控制策略能够很好的实现最大转矩电流比的控制效果。

直流脉冲水处理系统感生电流解析建模及激磁线圈优化31-38

摘要：为了准确定量研究直流脉冲水处理系统阻垢机理,提出基于微弱感生电流解析模型的阻垢效果评价方法。对直接决定阻垢效果的溶液感生电流进行解析建模,得到感生电流的解析表达式。用感生电流对溶液做功的平均功率衡量感生电场对溶液作用的强弱,并且基于平均功率与激磁线圈尺寸参数之间的函数关系得到激磁线圈的优化方法,用精确度较高的二维有限元分析方法对实例系统的溶液感生电流进行计算,计算结果与感生电流解析式得到的结果较好地吻合,平均计算误差为3.58%,验证了模型的正确性。激磁线圈优化设计表明,在一定的线圈尺寸约束条件下,线圈匝数越少,线圈半径越小,则平均功率越大。特别是在水管半径已经确定的前提下,当线圈的长度等于线圈直径时,可使平均功率达到最大值,当半径为0.01、0.03、0.05 m,线圈匝数为20、30、50时,平均功率最大值可以达到6×10^-6、3×10^-76、×10^-8 W。

采用DSP和FPGA多电机速度伺服驱动控制平台39-43

摘要：针对多电机速度伺服系统的需求,以及现有驱动控制器的不足,设计一种基于数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）的驱动控制平台。采用浮点DSP作为主控制器,完成控制算法计算、接收控制指令、处理电机速度同步等功能;采用低成本FPGA作为从控制器,实现双口RAM、PWM发生、A/D采样控制和速度检测等功能。采用自顶至下的模块化设计方法,实现了DSP的程序设计和FPGA的功能设计。以2台无刷直流电动机（BLDCM）为控制对象,对驱动控制平台进行了功能验证。仿真和实验结果表明,该平台能够有效地同时完成对2台电机的速度伺服控制功能,并且该平台结构简单,具有良好的功能扩展性。

蚁群算法在PWM驱动系统EMC建模中的应用44-50

摘要：针对功率开关管在高速开关过程中所产生的共模传导电磁干扰的问题,建立准确的高频电磁兼容模型。通过采用具有正反馈机制的蚁群算法进行等效电路参数的智能搜索和全局优化,再结合等效电路的H函数和阻抗分析仪的测试结果,可以得到最优的等效电路模型。通过仿真分析与阻抗分析仪的实验结果进行对比验证,结果表明,在整个电磁兼容频段内,蚁群算法确定等效电路对应仿真阻抗的变化走势再现了实测阻抗。通过电路仿真软件对系统共模传导干扰频谱的仿真分析与线性阻抗稳定网络的实验输出结果进行对比验证,结果进一步表明,蚁群算法进行等效电路参数的优选提高了高频等效电路模型的准确性,为共模电磁干扰的抑制提供了有力的模型依据。

抑制PMSM周期性转矩脉动的迭代学习方法51-55

摘要：为了抑制永磁同步电机高性能伺服应用中的低速转矩脉动,在探讨转矩脉动传统抑制方法的基础上,分析并指出主要成分的周期特性,提出永磁同步电机恒压频比控制中通过迭代学习控制抑制周期性转矩脉动的方法,通过在线学习补偿电机控制电压来抑制转矩脉动,设计了控制器并作了收敛性分析。仿真结果表明：迭代学习快速收敛,可有效减小转矩脉动,转矩纹波系数由初始时刻的11.2%减小为3.1%。该方法对原系统改动量小,结构与算法实现简单,不依赖于系统的先验知识和系统参数,鲁棒性强。

基于流体传热理论永磁风力发电机温度场计算56-62

摘要：采用流体传热理论和有限体积法计算自然风冷式兆瓦级永磁同步风力发电机的三维温度场。确定热源及等效导热系数的计算方法,建立三维流体的数学模型;对一台实验样机建立三维流动与传热耦合计算的模型,并通过与实验结果的对比,验证计算方法的合理性。利用相同方法对一台1.5 MW永磁同步风力发电机的三维温度场进行计算与分析,在此基础上,根据大功率永磁风力发电机的实际运行特点,计算该发电机额定风速下额定负载运行时的三维温度场分布,并绘制了不同环境温度时电机额定状态下各部分的温度变化图。仿真计算在不同风速下发电机的温度分布。

基于ANSYS和SYSNOISE的电机噪声仿真分析方法63-67

摘要：针对电机噪声分析时有限元软件ANSYS不能直接得到声响特性与实验数据比对的问题,研究与振动声学分析软件SYSNOISE进行联合仿真的方法。以一台永磁直流电机为例,建立基于AN-SYS的结构动力模型,计算振动频响特性并作为输入边界激励条件加入SYSNOISE,用SYSNOISE计算出声压频响特性。仿真与实验结果表明,最大相对误差为8.5%,满足工程设计需要。给出了AN-SYS与SYSNOISE间结构网格和边界条件预处理与导入的具体办法,解决了两个软件的兼容问题。该方法利用两个软件的优势加快了计算速度,仿真结果亦直观,方便与实验结果相比较。

基于RVM回归的姿控系统多故障检测68-73

摘要：针对卫星姿控系统故障具有并发性和多发性的特点,敏感器和执行机构均可能发生故障,依据相关向量机（RVM）回归理论,采用基于模型辩识,残差评价的方法实现姿控系统多故障检测。通过对太阳敏感器、陀螺和反作用轮的历史输入输出数据建立RVM回归模型,考虑到建模精确度直接影响到检测精确度,对比分析最小二乘支持向量机回归（LSSVR）的回归模型,并给出了二者辩识精确度对比结果。对比结果表明,RVM较LSSVR具有较好的建模精确度。将RVM回归模型应用于太阳敏感器、陀螺和反作用轮的单一故障和多故障检测过程中,仿真结果表明,RVM回归能有效实现姿控系统的多故障检测。

三轴飞行仿真转台自适应复合控制方法74-79

摘要：针对三轴飞行仿真转台高精确度伺服系统中存在的由于系统模型参数变化,以及外部扰动、摩擦引起的不确定性和非线性,提出基于模型参考自适应的复合控制方案。该方案具有连续自适应、离散自适应和复合控制方法的优势,通过自适应增益的调整及数字前馈控制的引入,能够消除内外部干扰产生的误差,保证系统在宽频带范围内的跟踪性能和控制精确度。实验结果表明,提出的控制方案能够有效地补偿转台系统外部扰动、摩擦引起的非线性和不确定性,拓宽了系统频带,将转台双三指标（频率特性幅值介于-0.264 6～0.257 6 dB之间,相位特性介于-3～3°之间）由4.5 Hz拓展到10 Hz以上,同时,该方案控制结构清晰、响应速度快、实时性好,控制器设计简单。

用于微弱信号检测的改进Duffing混沌电路性能分析80-85

摘要：针对已有Duffing混沌电路仅适用于低频微弱信号检测的问题,提出一种改进Duffing混沌电路,并在虚拟电子工作平台（Multisim）软件中用实际电子器件实现了该电路。适当调整该电路的参数,可实现从低频到高频的微弱信号检测。另外,通过Multisim仿真,对该电路在较高频率下检测微弱信号的性能进行研究。仿真研究表明：该电路对初始值非常敏感,当正弦信号的幅值稍微增加,电路就发生混沌态到大尺度周期态的临界相变,可进行较高频率下的微弱信号检测。通过加入热噪声,分析电路在噪声背景下检测微弱信号的能力,并求取了信噪比。对仿真结果分析发现：随着临界阈值精确度的增加,也即检测精确度的增加,信噪比越来越低的现象。

木材干燥微波-真空木材干燥过程ARMA模型建立及其控制器仿真86-91

摘要：结合模糊控制的智能性与常规PID控制的可靠性,针对花旗松的微波-真空干燥工艺建立时间序列下的自回归滑动平均数学模型,设计一种Fuzzy-PID自整定控制器,采用模糊推理的方法实现PID参数的在线整定。应用Matlab/SIMULINK工具对干燥窑常规PID控制和fuzzy-PID自整定控制进行仿真,通过分析与比较得到：fuzzy-PID自整定控制器的阶跃响应曲线具有上升快,稳态性能好,过渡过程时间短,超调量小的优点,控制特性满足系统的要求。能够提高木材干燥过程的控制水平,有效地保证木材干燥质量和降低能源消耗。

直驱泵控缸系统建模及自适应反推滑模控制92-98

摘要：针对电机泵驱动的泵控缸伺服系统随工况变化而存在参数摄动和负载扰动的问题,提出一种改进自适应反推滑模控制策略。由于该泵控缸数学模型中控制量前具有在零点非连续不可导函数sgn（u）,通过等效变换实现了对系统模型化简,有效解决了控制器设计过程中部分函数不可导的难题。采用积分滑模与反推法相结合的复合控制策略,有效地削弱参数慢时变和负载力扰动的不良影响,并通过选取合适的Lyapunov函数,保证了整个系统的渐近稳定性。仿真结果表明,该控制策略具有良好的动静态性能和强鲁棒性。

一种电容层析成像系统多电极激励方法99-104

摘要：针对电容传感器测量区内的灵敏场受静电场＂软场＂的影响,存在灵敏度分布极不均匀的问题,在详细分析电容层析成像系统电容测量原理的基础上,提出一种三电极激励双电极检测方法,该方法采用三电极激励双电极检测方式使得相邻电极间有一个相对均匀的电场,同时增加独立测量检测数,改善求解的不适定性,提高测量区灵敏场的均衡性。利用ANSYS软件和Matlab软件对三电极激励双电极检测的电磁场特性进行系统仿真。仿真结果表明,与单电极激励方法相比较,采用三电极激励双电极检测方式,降低了信号检测电路的难度,测量区灵敏场的均衡性有了很大改善,提高了图像重建质量。