电动汽车用五相感应电机容错控制
摘要：多相感应电机具有高效、低转矩脉动，能容错运行以及更易于实现低压大功率等优势，特别适合应用于电动汽车。针对驱动系统常出现的缺相故障，基于故障前后定子磁动势保持不变的原则研究了容错控制策略，并探讨了3次谐波注入后，1、3次谐波之间的磁场耦合及其对电机转矩等性能的影响。为解决滞环控制产生的转矩脉动和效率下降等问题，电流环采用了比例谐振控制方式，利用其谐振点附近的高增益，实现了相坐标系下的无静差控制。构建了一套低直流母线电压供电的五相感应电机控制系统，通过一相和两相绕组断开故障等实验，研究对比了不同控制策略下电机的性能，及各控制策略中谐波耦合的影响。DVR在风电机组LVRT中的应用及其无功补偿能力
摘要：针对动态电压补偿器（DVR）在风电机组低电压穿越（LVRT）的应用进行了讨论。为了提高DVR的动态响应能力，设计了双闭环控制策略，并引入电网电压前馈项，以避免补偿电压的过冲；电压外环采用了谐振控制器，可在静止坐标系下实现无静差跟踪，省略了坐标变换以及锁相环节。同时详细分析了DVR在正常运行与跌落情况下无功补偿能力，通过对其补偿方式的分类与比较。指出了其无功补偿能力受到限制的原因。在Matlab／SIMULINK中构建仿真模型，仿真结果表明，所设计的控制策略能够迅速精准地补偿定子电压，减小了定子电流冲击，平稳地实现了机组的低电压穿越。最后在110kW的电机平台上进行了实验验证。串联晶闸管在大脉冲电流下的开通过程研究
摘要：串联晶闸管是高压脉冲电源系统中的一种理想开关，研究其在脉冲电流下的开通动态过程具有重要意义。已有文献所建晶闸管模型大都是将晶闸管在开通延迟时间td内等效为恒定电阻或恒定电压源，该类模型在描述串联晶闸管开通过程的电压变化时不够准确。论文将晶闸管的开通过程用一个电容和一个延时td并入的时变电阻模型来等效，分析了3只晶闸管串联开通的典型过程，推导了晶闸管上电压最大值的解析计算式和均压系数计算式，并对动态均压电路进行了设计。通过对3只额定6500V晶闸管串联开通的试验和仿真对比，验证了所建晶闸管等效模型在电压计算方面的准确性以及开通延迟时间差不同、外加不同电压对串联晶闸管开通过程的影响分析。磁控形状记忆合金振动传感器模型及实验特性
摘要：磁控形状记忆合金（magnetically controlled shape memory alloy，MSMA）在机械外力作用下，磁路中的磁通密度会发生变化，利用该特性可以制作将机械能转换为电能的振动传感器。分析了MSMA传感器的工作原理，基于MSMA材料的逆特性设计并研制了MSMA振动传感器样机，传感器输出的感应电压峰-峰值随输入信号频率的增加而增加。在材料应力-应变关系和样机磁路模型基础上，推导出MSMA感应电压表达式；计算不同频率时的传感器感应电压，计算结果和实验结果相吻合。研究表明传感器感应电压模型的正确性和MSMA振动传感器应用的可行性。MMC变流器模块电压波动对输出电压的影响
摘要：为了研究模块化多电平变流器（modular multilevel converter，MMC）模块电压波动对输出电压的影响，建立了MMC的数学模型，忽略调制算法引起的高次谐波，推导了变流器输出电压的解析表达式，并针对MMC变流器实际应用过程中常采用的谐波抑制算法，简化了变流器输出电压表达式。分析表明，MMC变流器模块电容电压波动将会在输出电压中引入奇次谐波，同时将使得输出电压实际值与给定值之间出现偏差。为了度量偏差大小，定义了模块电容电压波动系数，并证明偏差大小取决于模块电容电压波动系数与输出电压调制度的比值。为了使得变流器能够正常工作，该比值应控制在一定范围以内。仿真实验的结果证明了理论推导与分析的正确性。采用熵理论确定抽水蓄能容量
摘要：针对抽水蓄能容量的确定这一综合决策问题，采用熵理论建立综合评价体系。该方法克服了采用单一评价方法的片面性，也避免了其他综合评价方法存在的主观性。通过综合考虑火电容量替代系数，系统煤耗量与节煤量，调峰容量比，电力不足概率等指标，对各备选方案形成矩阵进行评价分析，采用改进的熵权公式确定权向量，通过熵理论对各方案进行排序以获得最优方案。通过对以火电为主电网算例的分析，得出最优的抽水蓄能容量方案，并采用扩展水电调峰法对算例日负荷进行优化调度。理论分析和算例结果验证了采用熵理论得出的结论的正确性和可行性。水轮发电机定子绕组内部故障暂态电流研究
摘要：针对于水轮发电机定子绕组内部故障暂态电流的计算问题，采用场路耦合法对该问题进行了详细的分析。以SF600—42／1308水轮发电机为研究对象，在单机空载状态下，计算了突然发生单相、两相和三相短路故障的故障电流，并与经典的解析公式法进行了对比验证；在发电机带三相对称的阻性负载状态下，分析了发生匝间短路、同相支路间短路和相间短路故障的暂态过程。并研究了各故障电流随短路匝比的变化规律，分析得出故障发生的时刻和故障点的空间位置对各电流量数值具有较大的影响。并对3种类型的内部故障进行了比较，为水轮发电机组配置良好的主保护方案提供理论支持。三相电压型PWM整流器定频模型预测控制
摘要：针对模型预测控制（model predictive control，MPC）采样频率较高、开关频率不确定等问题，提出了一种三相电压型脉宽调制整流器（voltage source PWM rectifier, VSR）定频模型预测控制（model predictive control with fixed switching frequency, FSF -MPC）。分析了三相VSR各电压矢量在六个扇区内对d、q轴电流瞬时变化的影响，基于电流预测模型，在固定时间间隔内以满足电流误差最小为原则计算各电压矢量作用时间。采用空间矢量调制原理获得功率器件的开关状态，实现模型预测控制的定频控制。1kW样机的仿真与实验结果表明，与不定频模型预测控制相比，所提FSF—MPC控制算法开关频率恒定，且无需较高的采样频率，可有效降低纹波电流和电流失真，提高三相VSR系统的运行性能。利用辅助槽削弱齿槽力的方法研究
摘要：针对圆筒型永磁直线电机存在齿槽力的问题，先得出了气隙磁场强度的解析公式，再依据气隙磁场强度的解析公式采用能量法推导出了齿槽力解析公式。对齿槽力解析公式进行傅里叶分解，得到了开辅助槽对齿槽力的影响规律。研究表明，为了削弱齿槽力，当Np（齿槽力周期数）=1时，开任意辅助槽数必须选择与之相对应的极弧系数；当Np≠1时，开辅助槽数应使得对齿槽力有影响的傅里叶分解系数变为零。通过样机实验研究，验证了选择合理的辅助槽数能够削弱齿槽力。双电机驱动机床进给系统消隙控制
摘要：双电机双丝杠驱动的机床进给系统可以提高驱动刚度，但丝杠传动不可避免地带来传动间隙，导致进给跟踪精度降低。针对丝杠传动间隙问题，建立了驱动系统的数学模型，设计双电机力矩分配策略为：在远离期望目标时，两个电动机共同驱动，在接近目标时，一个电动机作为驱动电机，提供驱动力矩，另外一个电动机作为消隙电机提供消隙力矩，实现消隙功能。采用速度差反馈控制方法实现双电机速度同步，消除在相同力矩给定情况下，由于电机特性差异引起的转速同步误差。仿真和实验结果表明所提出的方法能够有效地实现双电机双丝杠驱动机床进给系统的消隙控制。微振动能／电能转换模型：结构与性能
摘要：根据能量转换原理，设计了一种用于回收微振动能的低频直线式振动能／电能转换模型，该模型动子为相邻互斥永磁体之间加入等长的中空条形铁圆柱结构，该结构增强了气隙磁场强度。利用有限元分析法，以空载感应电动势幅值为研究对象，对所建立的直线振动发电模型进行了结构设计和尺寸优化，最终确定其主体尺寸为Ф16×90mm。同时利用虚拟仪器技术对最佳尺寸模型的性能进行了测试。由实验与模拟结果可得，该模型系统的固有频率约为11Hz，最大空载感应电动势为2．4V，有效地提高了输出感应电压，便于蓄电池充电。FICA-IPNN集合型滚动轴承故障诊断方法
摘要：为了提高滚动轴承故障诊断的准确性和适应性，提出快速独立成分分析（fast independent component analysis, FICA）和增量概率神经网络（incremental probabilistic neural network, IPNN）相结合的FICA—IPNN集合型滚动轴承故障诊断方法。首先，针对滚动轴承的故障振动信号非高斯特点，利用固定点迭代的FICA算法提取出滚动轴承振动信号特征，其次，为了提高概率神经网络分类的适应性，采用在线增量方法，优化概率神经网络结构，训练概率神经网络参数。实验表明，该集合型故障诊断方法较传统概率神经网络有更高的分类准确性和适应性。挠性航天器LMI抗饱和控制及模态振动抑制
摘要：针对挠性航天器中输入受限和模态振动问题，分别设计了抗饱和补偿器以及输入成型器。设计基于线性矩阵不等式（line matrix inequality, LMI）抗饱和补偿器，保证了挠性航天器受限控制系统的稳定。同时，为了降低挠性结构和受限问题带来的模态振动，设计了输入成型器，并将成型器改进优化增强模态抑制效果。与传统的抗饱和控制相比，补偿器不增加系统状态阶数，控制器不需要模型的状态信息。并且通过增加输入成型器，增强模态振动抑制效果，优化了系统输出曲线。理论分析和仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。控制系统的分数阶建模及分数阶PI^λD^μ控制器设计
摘要：在系统分析与设计过程中，针对高阶动态系统所具有的时滞性，常常利用具有延迟环节的一阶（first order plus time delay, FOPTD）或者二阶系统（second order plus time delay, SOPTD）模型对其进行近似处理，由于建模误差过大影响所描述系统的准确性和控制性能。本文给出了具有延迟环节的新型非整数阶类一阶系统模型（non - integer order plus time delay, NIOPTD），并分别设计了某高阶系统降阶得到的传统模型与新型类一阶系统近似模型，对比分析新型类一阶系统模型的优点与可行性。针对上述3种系统模型（FOPTD、SOPTD、NIOPTD）在频域内给出分数阶PI^λD^μ控制器新的参数整定方法，通过仿真对比分析得出方法的有效性，并证实分数阶PI^λD^μ控制器作用于NIOPTD模型具有最好的控制性能和鲁棒稳定性。哈密顿结构修正的控制设计方法及其应用
摘要：哈密顿系统互联和阻尼分配的控制设计中，最主要的困难是获得修正的能量函数。通过分析哈密顿互联和阻尼分配控制设计的思想，提出一种控制律构成方式，即控制律由给定平衡点的镇定控制和附加控制构成。结构和阻尼矩阵修正部分增加的关联因子通过附加控制发挥作用。进而导出了镇定控制的求解方程，附加控制的显式表达式以及闭环系统稳定的条件，给出了设计过程和步骤。以水轮发电机组的哈密顿模型为例，介绍了该控制设计方法的应用。该方法根据结构和阻尼修正矩阵直接求控制，用海森矩阵正定条件确定结构和阻尼修正矩阵中关联因子的取值限制，避开了求取Ha（x）的困难。仿真结果表明这一方法简单有效。基于简化情感的D—STATCoM控制器设计
摘要：为了提高配电网静止同步补偿器（distribution static synchronous compensator, D- STAT-COM）无功稳压控制系统的抗干扰能力和动态性能，提出一种基于简化情感的D—STATCOM无功稳压控制器设计方法，该控制器省去情感模型的眶额皮质，并隐藏奖励信号，减少情感控制器参数，结构简单，计算能力强。对控制器结构进行分析表明，它是一种具有变结构特性的PI控制器，参数具有自学习能力。仿真和实验结果表明，情感控制器相比于传统的PI控制器，在公共耦合点电压跌落时表现出来的适应性和稳定鲁棒性更强，验证了该控制器的有效性和可行性。结合非线性频谱与贝叶斯网络的复杂装备传动系统故障诊断
摘要：针对复杂装备传动系统的故障诊断问题，提出了一种非线性频谱特征与贝叶斯网络相结合的故障诊断方法。为了克服基于Volterra级数的广义频率响应函数所存在的计算量膨胀问题，采用一维的非线性输出频率响应函数获取传递频谱特征。针对非线性频谱故障征兆与多故障模式之间存在不确定性，采用朴素贝叶斯网络进行故障识别。建立了数控装备伺服传动系统模型，重点研究了伺服传动系统永磁同步电动机定子过热与机电过载故障的诊断问题。通过前3阶非线性频谱特征构建了伺服传动系统贝叶斯诊断网络模型，给出了故障检测与识别的具体算法。故障诊断实验结果表明提出方法的故障识别率高、实时性好，平均识别率和识别时间分别为97．5％和0．26ms。移动机器人编队的神经网络滑模控制
摘要：针对非完整移动机器人编队控制问题，基于领航者-跟随者l-ψ控制结构，提出了一种运动学控制器与自适应神经滑模控制器相结合的新型控制策略。采用径向基神经网络（radial basis function neural network, RBFNN）对跟随者及领航者动力学非线性不确定部分进行在线估计，并通过自适应鲁棒控制器对神经网络建模误差进行补偿。实验结果表明所提方法不但解决了移动机器人编队控制的参数与非参数不确定性问题，还确保了机器人编队在期望队形下对指定轨迹的跟踪；基于Lyapunov方法的设计过程，保证了控制系统的稳定。