一种用于高精度随动控制系统的轨迹预测方法
摘要：针对一类高精度随动控制系统中，跟踪目标轨迹短时不连续、跟踪指令的给定周期过大，导致随动系统跟踪响应变慢、特性变差的问题，提出了一种跟踪轨迹预测算法。该方法首先对被跟踪轨迹进行简单判定与分类，然后针对不同类型的轨迹，选择合适阶次的拟合多项式，采用改进最小二乘算法，对目标的未来轨迹进行预测。针对不同类型的轨迹，通过仿真确定了其合适的拟合多项式阶次；针对复杂的轨迹，通过仿真验证了预测算法的可行性；采用混合式两相步进电机系统进行实机试验，分析比较了轨迹预测效果。实验结果表明，采用轨迹预测方法，可以减小系统最大跟踪误差与跟踪延时。单相磁通切换型磁阻电机的快速建模方法
摘要：为快速而有效的实现对单相磁通切换型磁阻电机（ flux switching motor, FSM）动态特性描述,提出一种快速建立电机非线性电感模型的方法。采用磁路分析的方法建立一对定转子极之间气隙磁导随转子位置变化的表达式,并在此基础上根据单相FSM的结构特点利用气隙磁导表达式建立了励磁绕组、电枢绕组的自感及互感关于转子位置角的非线性模型。样机的反电动势实验值与模型计算值的对比表明：所提出的快速建模方法能够应用于单相FSM非线性电感的建模。电流较小时准确度很高,电流增大时漏磁的影响变大,反电动势的实验值与模型计算值在上升沿与下降沿处会出现一定的偏差,基于单相FSM的结构特点,该偏差不会影响电机动态响应分析的准确性。采用载波移相技术永磁电机高频振动抑制研究
摘要：针对电压源PWM逆变器开关过程中产生高频电压必然激发电机中高频振动问题，提出一种载波移相方法抑制双PWM逆变器供电的永磁同步电机高频振动噪声。通过调节两台逆变器载波相位，控制PWM电压源逆变器中开关过程产生的谐波电压，使得电机绕组中对应高频电流产生的磁动势相互抵消，降低径向激振力，达到减小永磁同步电机高频振动目的。该方法简单实用，不影响原有控制策略，在不增加任何硬件投入情况下，大大降低电机高频振动。采用载波移相技术之后，开关频率倍频处振动加速度能有效降低18 dB左右。仿真及试验结果验证了所提方法的正确性和有效性。改进的Lyapunov直接法控制单相Buck型逆变器
摘要：针对传统线性控制存在的稳定局限性问题，应用Lyapunov直接法设计了改进单相Buck型逆变器的改进非线性控制策略。在单相逆变器准稳态平均模型的基础上通过构建了二次型Lya-punov能量函数，导出了满足系统稳定收敛的控制方程，采用积分复位电路模拟求解出了控制方程中的开关占空比，整体控制电路的实现简单。此外，给出了系统的稳定性理论证明和系统稳态性能分析，并给出了所提控制与传统的PID控制的模型对比分析。最后，搭建了实验样机，所给的实验结果证实了理论分析的正确性和所提Lyapunov非线性控制策略的有效性。永磁同步电机转子初始位置的静止型估计
摘要：针对传统永磁同步电机转子初始位置静止型辨识方法的注入频率过高和电流不可控等问题，提出了一种基于正弦电流注入的估计方法。在电流闭环控制的基础上，当给定子注入正弦电流时，永磁同步电机的凸极效应与转子磁极方向的非线性磁路饱和特性使得电流环控制器输出电压中含有转子磁极位置信息与极性信息，可分别用于转子磁极的初次辨识角度估计和极性判断。该方法消除了定子电阻与电感的影响，降低了注入正弦电流的频率要求，且可控的定子电流有效防止因电流过大而损坏变频器或因电流过小而影响估计精度。内嵌式永磁同步电机Matlab仿真和永磁同步电梯曳引机实验均验证了该方法的可行性。Morlet小波解调制方法诊断鼠笼电机转子断条故障
摘要：针对电机电流信号特征分析（ motor current signature analysis, MCSA）诊断早期转子断条故障时存在的频谱泄露阻碍故障特征频率识别的问题,提出一种基于定子电流Morlet小波解调制信号分析的故障诊断方法。首先选择合适的参数对Morlet小波性能进行优化,继而利用优化后的Morlet小波提取鼠笼电机定子电流信号包络线以消除基频和噪声干扰的影响,然后对提取到的包络线作快速傅里叶变换（ fast Fourier transform, FFT）分析,并根据FFT频谱中是否存在特征频率成分2sfs判断转子断条故障发生与否。所提方法在电机工频或变频供电方式、不同负载运行状况下都能够消除噪声干扰和频谱泄露影响,因而便于故障特征提取并实现早期转子断条故障诊断。理论分析和实验结果表明了所提方法的正确性和有效性。直线感应电机空载速度特性分析
摘要：针对初级有限长的直线弧形感应电机和直线感应电动机的特殊现象---空载速度超过所谓的同步速度,以简化的单边直线感应电机（ single-sided linear induction motor,SLIM）模型为研究对象；利用麦克斯韦方程组建立了该电机的数学解析模型,计算了动态纵向端部效应影响下电机气隙磁场和端部磁场分布；提出了考虑纵向端部效应的新物理量“等效电磁极距”,给出不同极数时机械极距的修正系数。通过有限元法（ finite element method,FEM）仿真和样机试验验证了解析法结论的合理性和修正系数的正确性,得出结论：空载速度并未超过由等效电磁极距计算而得的同步速度,只是超过由机械极距计算而得的同步速度。对于今后该类电机的理论研究和应用具有一定的参考价值。带阻抗观测器的单相逆变器抗扰控制
摘要：针对以单相逆变器为功率接口的太阳能发电系统中电能的快速随机波动和非线性负载接入时产生的谐波问题，提出一种基于阻抗观测器的抗扰控制策略。该策略主要把造成逆变器输出电压的波动和产生的谐波等随机量作为一种干扰，将谐波的影响、温度变化的影响、线路和滤波器的阻抗参数变化等引起的电压变化量等效为阻抗上的电压降。通过构造的阻抗观测器来估算出产生压降的等效电阻、等效电感和等效电容，然后应用抗扰控制器来消除干扰，自动补偿输出电压变化，使逆变器输出标准正弦波，提高电能质量。仿真和实验结果表明，不论是逆变器直流侧电压波动，还是非线性负载的接入，逆变器都能够输出标准电压正弦波。Boost变换器的参数选择与非最小相位分析
摘要：为了提高Boost变换器的暂态性能，减小非最小相位反应引起的负调对系统的影响，利用脉冲波形积分法建立了Boost变换器工作在电感电流连续模式下的小信号数学模型，获得了系统输入-输出以及控制-输出的传递函数，为Boost变换器暂态性能优化提供了理论依据。利用该模型分析了电感、电容、负载、占空比、频率等参数对系统暂态性能和系统非最小相位引起的负调电压的影响。研究结果表明：较大的电感、最重负载、较大的占空比使得系统的零点更靠近原点，系统的非最小相位反应即负调现象更加明显；不同的电容值会影响系统的暂态性能和输出电压纹波，对负调反应没有影响。给出了提高系统暂态性能和减小非最小相位反应的参数选择思路，为Boost变换器优化设计提供了理论依据。仿真和实验结果验证了参数选择设计的合理性。电感参数对IPMSM转子位置估算的影响
摘要：在低速和零速情况下，内置式永磁同步电机（ IPMSM ）的无位置传感器控制通常基于高频电压注入法，利用电机d、q轴电感的不同来实现。定子电流的变化会造成d、q轴电感的变化，进而影响电机转子位置的估算精度。研究了一种基于PWM高频载波信号的转子位置估算方法，以10极/12槽IPMSM样机为例，分析了磁饱和及交叉耦合对电机电感参数及转子位置估算的影响，建立了考虑磁饱和及交叉耦合情况下的内置式永磁同步电机模型，并构建了系统的仿真模型和实验平台。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。变频空调驱动电机的弱磁控制
摘要：在研究内埋式永磁同步电机（ IPMSM ）无速度传感器控制策略的基础上，阐述了永磁同步电机弱磁控制的基本原理及弱磁扩速难的原因.运用龙贝格观测器估算电机转速，提出一种基于交轴电压的弱磁控制方法，利用交轴电压控制直轴电流，将交轴电压的期望值与反馈值作差，计算得到弱磁电流误差信号，对其进行PI运算得到弱磁电流。采用Matlab软件建立了系统仿真模型，验证了算法的正确性。针对1.5匹变频空调用永磁同步电机开发了基于STM32 F103 R8 T6 ARM的弱磁控制系统实验平台，实验验证该控制算法可将变频空调压缩机驱动电机的可控频率提升至120 Hz。双Y移30°PMSM两电机串联系统的谐波效应
摘要：针对广义零序谐波驱动的双Y移30＆#176; PMSM两电机串联系统解耦运行的问题，利用绕组函数的概念，建立了双Y移30＆#176; PMSM集中绕组函数的傅里叶变换函数式，得到了第一台电机高次谐波与相串联的第二台电机基波电流耦合关系的磁动势表达式，分析了高次谐波对该串联系统解耦运行的影响规律。建立了第一台电机含5、7次空间谐波的串联系统多维空间下的数学模型，进行了变速、变负载的仿真研究，得出了5、7次空间谐波的耦合效应，揭示了该串联系统解耦控制对电机定子绕组设计的基本要求。机械耦合式压缩空气储能风电系统涡旋机切入控制
摘要：针对风能波动性和间歇性问题,提出了机械耦合式压缩空气储能风电系统。综合考虑过/欠压缩和摩擦对涡旋机性能影响,建立了涡旋机负载转矩平均模型,藉此构建了混合风电系统动态模型。鉴于模式切换极易导致机械冲击和风机工作点偏移等问题,采用Lyapunov理论给出涡旋机切入稳定判定条件；提出了基于涡旋机负载转矩补偿的发电机转矩协调控制策略；设计了风机转速跟踪和发电机转矩前馈补偿相结合的压缩储能优化控制器。基于1 kW风机试验平台验证了控制策略的有效性,风机转矩稳定,转速波动仅为25 r/min；而采用直接切入控制风机工作点偏移达100 r/min,转矩突变2.2 N＆#183;m。非晶合金J-A模型修正
摘要：非晶合金已广泛应用在电力设备中，但缺乏对其磁滞回线温度特性和带气隙磁环建模方法的研究。本文在J-A模型的基础上，通过修正模型参数的方法引入温度系数，实现了不同温度下非晶合金磁滞回线建模；分析了磁致伸缩效应和热膨胀效应对带气隙磁环的影响，提出了磁致伸缩系数和热膨胀系数随温度变化近似公式，并修正了带气隙磁环的气隙长度值；最终建立了非晶合金附加温度参数和气隙参数的磁滞模型。利用非晶合金磁致伸缩特性和磁滞回线温度特性的共同作用，提出了一种具有稳定温度特性的气隙磁心设计方法，以铁镍基非晶合金为例进行了仿真和实验验证，二者结果吻合，证明了模型和设计方法的有效性。波纹管驱动超精密定位平台建模及复合控制
摘要：为提高超精密定位平台的行程和精度,设计了一种新型的气动伺服定位平台。金属波纹管为单级驱动机构,采用有限元法设计气浮导轨。以气浮导轨支撑,研究无摩擦条件下的较大行程和精密控制。结合实验数据对波纹管的机械特性进行分析。根据初载曲线,进行参数辨识,建立了基于PI模型的定位平台系统迟滞模型,并对模型进行了验证。为改善系统动态特性,设计了复合控制器。前馈控制基于PI逆模型进行设计,反馈控制采用数字PID控制,并通过粒子群算法进行参数优化。对系统分别进行阶跃响应,锯齿波和正弦波跟踪实验。结果表明,参数优化后,系统阶跃响应的定位精度达到50 nm,平均跟踪误差,锯齿波输入为0.12μm,正弦波输入为0.18μm,能够满足超精密定位的要求。永磁同步平面电动机的滑模控制器设计
摘要：为了实现永磁同步平面电动机的高性能定位伺服控制，提出了基于干扰观测器的滑模控制方法。基于改进的超螺旋算法，设计了永磁同步平面电动机的位置伺服控制器，在闭环系统中采用干扰观测器，对外部大扰动进行补偿，滑模控制器用来消除干扰观测误差，从而提高系统的鲁棒性和抗干扰能力。对所设计的控制系统进行了仿真研究，结果表明所采用的控制策略和控制算法使系统获得较好的定位精度，同时具有良好的鲁棒性和稳定性。基于改进Runge-Kutta型landweber的电容层析成像图像重建算法
摘要：针对电容层析成像（ ECT）技术中的“软场”效应和病态问题，提出了一种改进的Runge-Kutta型landweber的电容层析成像算法。在分析ECT系统基本原理的基础上，推导出了解决电容层析成像问题的改进Runge-Kutta型landweber算法的数学模型，并采用迭代误差的单调性对算法的收敛性进行了分析。在此基础上探讨了ECT应用该算法的可行性，算法满足收敛条件且重建图像误差小。仿真和实验结果表明，该算法和LBP、landweber、最速下降法和共轭梯度算法相比，该算法兼备成像质量高、稳定性好等优点。基于图像融合分割的实木地板表面缺陷检测方法
摘要：针对实木地板表面缺陷检测速度慢、精确度低的问题,设计了实木地板视觉检测分选系统,并提出一种基于图像融合的区域生长分割方法。分割方法首先提取缺陷的R分量图像并进行图像缩小,在低维图像空间内运用区域生长方法完成缺陷的快速定位；利用梯度信息插值对缩小图像进行放大复原,并对缺陷进行标记生成参考图像；应用小波变换检索标记参考图像的边缘,以边缘像素点为种子在原图像进行禁忌快速搜索,实现缺陷区域的快速、精准分割。对20幅含有活节、死节、裂纹的样本图像进行了缺陷在线测试,平均分割时间为13.21 ms,缺陷分割区域的准确率达到96.8%。