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电机与控制学报 2016年第09期杂志 文档列表

直驱XY平台的改进鲁棒迭代学习控制1-8

摘要：针对直驱XY平台鲁棒交叉耦合控制（CCC）系统设计迭代学习控制（ILC）器的过程中，没有充分利用鲁棒控制的有效信息增加设计复杂性的问题。依据具有不确定性的直驱系统的鲁棒性条件和ILC在L2范数下的鲁棒收敛条件，采用鲁棒反馈控制器设计过程中保证鲁棒性的性能加权函数设计单轴ILC控制器。建立了直驱XY平台的系统模型，并给出了单轴鲁棒ILC控制器和双轴变增益CCC控制器的设计方法。与传统ILC控制器设计相比，所提出的方法不但保证了系统的鲁棒性，而且简化了设计过程，提高了系统的跟踪精度和轮廓精度。仿真和实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。

基于间接能量平衡的锅炉汽温GPC—PID串级控制9-16

摘要：针对电站锅炉汽温对象由于存在大惯性、大时滞、非线性和难以建立精确模型，使得传统串级PID控制算法在满足AGC负荷响应快速性和准确性方面存在较大不足等问题，基于直接能量平衡思想，提出一种间接能量平衡法（IEBM）。通过IEBM构造并预测整定出反映变负荷工况的导前汽温设定值，把原串级控制系统中副控制器的随动控制功能改变为定值控制，从而达到间接控制锅炉主汽温和再热汽温的目的。由于系统能及时“预测”到汽温迟延受不同负荷的影响，导前汽温成为控制的主体，采用广义预测控制策略（GPC），而主回路仍然采用PID控制器，构成新型基于多模型RBF神经网络离线辨识的IEBM—GPC-PID串级控制系统。经现场实测数据仿真结果表明，提出的方法能够明显地提升汽温的控制效果，改善控制系统的鲁棒性。

电抗器铁芯振动噪声的多场耦合分析方法17-25

摘要：针对电抗器铁芯磁致伸缩导致的振动噪声问题，提出在瞬态电磁场方程和结构力场方程及声场方程的基础上建立物理模型。从多物理场耦合的角度，对一台三相串联铁芯电抗器的磁场分布、铁芯磁致伸缩位移、铁饼间的麦克斯韦力、应力和声压级进行计算。对磁致伸缩和麦克斯韦力作用下的振动位移和声场分布分别分析，得出磁致伸缩是电抗器铁芯振动的主要原因。实验研究表明，增加修正系数后的电抗器振动噪声仿真结果与实测得到的电抗器振动噪声基本一致，满足工程需要，证实多场耦合分析方法可用于电抗器设计阶段对铁芯噪声进行预估。

双定子超环面电机磁路模型与气隙磁场研究26-32

摘要：双定子超环面电机是一种新型结构的空间电机，将动力和减速机构有机结合，在机器人和航空航天领域具有很好的应用前景。在对该电机的结构特点及运行原理进行分析的基础上，将其三维磁路分解为周向和环向磁路，并建立了简化的等效磁路模型。根据该电机的结构特点对磁路模型中各磁阻进行推导，并对其静态磁场的气隙磁密进行了解析求解。为了验证该磁路模型的准确性，运用有限元方法对其三维磁场进行仿真分析，并对研制实验样机的反电动势进行了测试实验。通过与仿真结果和实验结果进行对比分析表明，该等效磁路模型和参数计算方法是可行的．为进一步定量分析该电机的电磁性能提供了理论依据。

基于形态小波范数熵和支持向量机的电能质量分类研究33-39

摘要：针对电能质量信号分类存在实时性差、准确度低的问题，提出了一种基于HMT（hit or miss transform）小波范数熵（norm entropy，NE）和支持向量机（support vector machine，SVM）的电能质量扰动识别方法。根据HMT小波分解每一层能量不同的特点，取扰动信号的10层小波分解的范数熵组成特征矩阵。特征量起到了对扰动信号分形的作用，以此作为SVM的输入。为了提高分类的准确度，研究采用了粒子群算法（particle search optimization，PSO）对SVM参数进行了寻优，分类准确度达到99％左右。同时比较了HMT小波和传统db4小波分别和SVM结合时的准确度，证明了HMT小波的优势和本文特征量提取法的有效性。而对于含噪声的电能质量信号，采用了广义形态滤波器进行了滤波预处理。仿真结果表明，该方法识别准确率高，稳定性好，适用于电能质量扰动识别系统。

过盈配合对非晶合金电机铁耗影响的实验研究40-45

摘要：为了研究过盈配合加工对非晶合金永磁电机铁耗的影响，采用实验方法测试了多种过盈量时非晶合金材料的损耗特性，并对实验结果进行了分析。给出了考虑过盈配合加工的非晶合金电机铁耗计算方法，并通过样机实验对铁耗计算结果进行了验证，进而分析了不同过盈量时非晶合金电机铁耗的变化规律。结果显示，过盈配合加工会导致非晶合金材料涡流损耗增加，非晶合金电机轭部损耗增加、温升升高、效率降低。在非晶合金电机定子铁心装配时应采用尽可能小的过盈量或不采用过盈配合工艺。

磁耦合谐振式无线电能传输电动汽车充电系统研究46-53

摘要：为研究电动汽车无线充电系统，解决电动汽车有线充电时的不安全、不便利问题，采用磁耦合谐振式无线电能传输技术，从改进传输线圈结构出发，在传输线圈外侧增加导磁体，将磁通尽可能束缚在两传输线圈之间，减小向外界的泄漏，缩短磁通在空气中的磁路长度，从而有效增强无线电能传输系统的耦合程度，大大增加传输功率，提高低频条件下的传输距离和效率。设计了具有频率自动跟踪控制的12kW／70kHz高效磁耦合谐振式电动汽车无线充电系统，并进行实验研究，得到一系列传输线圈距离和负载阻抗、传输功率及传输效率之间关系的实验数据。特别地，实验结果表明在传输距离0．3m、输入功率12．6kW时，谐振频率为72．6kHz，传输效率达到94．33％。

基于EMD和ELM的低压电弧故障识别方法的研究54-60

摘要：针对低压配电线路负载端电弧故障电压具有较强的信号奇异性波形特征，利用低压串联电弧故障实验平台，采集若干典型的低压配电线路负载端故障电弧电压信号进行分析。采用经验模态分解（empirical modede composition，EMD）有效地提取反映电弧故障信号局部特性的本征模态函数（intrinsic mode function，IMF）分量，经分析IMF分量的方差贡献率确定前5阶IMF用于表征各类负载电弧故障主要特征信息，提取前5阶IMF分量能量比为特征向量作为极端学习机（extreme learning machine，ELM）的输入向量，建立不同负载电弧故障识别模型。实验与仿真结果表明，基于EMD分解和ELM相结合的故障电弧诊断方法，在有效提取不同负载电弧故障特征的基础上，实现了不同负载电弧故障的识别。

谐波励磁的混合励磁发电机比较与分析61-66

摘要：为了解决现有一些混合励磁永磁电机的无刷化问题，将谐波励磁应用于混合励磁发电机中，提出两种谐波励磁的混合励磁发电机。分别介绍这两种谐波励磁的混合励磁发电机的结构及其工作原理，从谐波电动势产生的根源和途径、谐波绕组感应电动势的能力、运行效率、绕组用铜量，以及调节方便性等5个方面，针对这两种谐波励磁方式进行详细的比较和分析。分析结果表明，齿谐波励磁的混合励磁发电机具有较明显的优势。最后，研制了一台齿谐波励磁的混合励磁发电机并进行实验，实验结果表明，齿谐波励磁的混合励磁发电机具有较宽的气隙磁场调节能力和较高的运行效率。

基于FPGA的比例积分滑模控制DC／DC变换器研究67-72

摘要：针对DC／DCBuck变换器的动、静态性能要求，从Buck变换器状态方程出发，设计电感电流、输出电压及其积分的线性组合滑模面，并利用该滑模面证明比例积分滑模控制的存在条件及稳定性条件，构建基于FPGA控制的Buck变换器实验平台并加以验证。据此，实现所提出的算法对Buck变换器的控制。理论分析和实验结果表明，所提出的比例积分滑模变结构控制比传统的双闭环PI控制在系统参数变化、供电电压变化以及外部干扰情况下，都具有更好的鲁棒性，具有控制精度高和动态响应速度快的特点。

永磁同步电机全速范围无速度传感器控制73-79

摘要：针对永磁同步电机在无速度传感器控制时，从低速开环运行切换到高速闭环运行过程中存在转矩脉动大的问题，提出一种新的矢量控制切换技术。依据永磁电机转矩自平衡原理，采用自适应PI控制电机给定转矩电流分量。当I／F流频法控制下给定转矩电流接近负载电流时，将系统从I／F开环运行切换到速度电流双闭环模式。提出的新方案能够使矢量控制切换过程的速度和转矩平滑过渡，可适用于不同类型的永磁电机和负载工况。实验证明：该控制方案具有结构简单，易于实现，同时具有较强的通用性和鲁棒性。

基于联合算法的军用车辆混合动力系统能量管理80-88

摘要：针对一种串联式军用车辆混合动力系统中各动力源特性和负载特点，制定了多算法联合的能量管理策略。利用小波变换算法分离负载需求中的高频分量和低频分量，分别分配给超级电容和具有较低输出截止频率的动力源，实现负载频率特性与动力源输出特性匹配。采用模糊控制对负载需求低频分量在电池及发动机一发电机组之间进行二次优化分配。由部件级控制算法完成各动力源的输出和工作点控制，最终实现对混合动力系统这类多领域、非线性时变系统的多目标优化控制。构建一种具有高置信度的分布式硬件在环仿真平台对能量管理策略进行仿真验证，结果表明，所提的能量管理方法具有控制效果好、实时性好等优点，达到了预期的控制目标，可应用于军用电传动车辆能量管理控制。

基于KPCA与RVM感应电机故障诊断研究89-95

摘要：针对感应电机非线性、强耦合、时变的特点，提出一种将核主成分分析（KPCA）和相关向量机（RVM）相结合的感应电机故障诊断方法。首先，对感应电机定子电流进行小波分解，并采用核主元分析方法有效去除信息的冗余，得到能反映感应电机运行状态的特征向量。然后，利用相关向量机对故障特征向量进行故障分类，识别感应电机的运行状态。通过对不同运行状态下感应电机进行识别分析，验证了此方法的可行性和实用性，并和其他3种方法比较，结果表明基于KPCA-RVM方法的故障诊断方法有较好的分类效果和泛化能力，是一种有效的感应电机故障诊断方法。

考虑模型参数不确定性的航天器姿态机动控制96-102

摘要：针对具有参数不确定航天器大角度姿态机动的非线性控制问题，提出一种分散保性能控制律。研究刚性航天器大角度机动中航天器姿态控制问题时，忽略挠性模态对其的影响。在对具有参数不确定航天器进行建模的前提下，对模型的性质进行了描述。利用反馈线性化方法将航天器姿态动力学模型变换成三个部分进行分散控制器的综合，设计保性能控制律对航天器模型中参数不确定性进行抑制。由于引入保性能控制律，在补偿参数不确定性的同时还能够满足系统性能指标的要求。仿真实验结果表明，所设计的控制律能保证航天器在不确定性的影响下，精确完成大角度姿态机动，验证了方法的有效性。

并联型MMC-MTDC系统直流故障特性分析及保护策略103-109

摘要：模块化多电平换流器（modular multilevel converter, MMC）多用于基于高压直流输电（high voltage direct current transmission, HVDC）的多端输电系统。针对该系统中直流电缆或架空线路的意外短路或断路故障，影响输电线路和换流站安全的问题，提出一种基于三端电压裕度控制下的旁路晶闸管和直流侧IGBT断路器（IGBT-Circuit Breaker）的混合保护方案。分析了子模块闭锁前直流电流超调的数学模型及故障机理，根据直流短路电流的峰值及上升时间动态特性，选取了MMC的参数。利用仿真软件PSCAD／EMTDC对控制方法及保护策略的效果进行验证，结果表明剩余系统主站切换及时，能够持续隔离发生永久故障的线路，使得其余线路继续运行，实现了系统直流故障时及时保护，提高了系统稳定性。

多尺度形态滤波模态混叠抑制方法110-116

摘要：针对Hilbert—Huang变换（HHT）中存在的模态混叠现象，依据数学形态学理论，提出多尺度平均组合形态滤波方法，并构建了多尺度平均组合形态滤波器对原始振动信号进行降噪预处理，以实现对模态混叠的抑制。并以滚动轴承的振动信号为原始数据进行故障特征频率提取实验，将所提方法与集合经验模态分解（EEMD）方法对模态混叠的抑制效果进行对比。结果表明，所提的多尺度平均组合形态滤波方法耗时仅为EEMD的1／10，且特征频率提取的误差率比EEMD低0．16％。最后，将多尺度平均组合形态滤波与HHT相结合进行滚动轴承故障特征提取的现场试验。特征频率提取结果与理论值的误差率为0．26％。