电机与控制学报杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

电机与控制学报 2017年第02期杂志 文档列表

交流稳压电源的改进神经网络PID控制1-9

摘要：建立了交流稳压电源主电路数学模型并分析其闭环稳压控制原理。由于装置具有较强的非线性和变结构、变参数特性,采用经典PID控制器很难获得理想的控制效果。将人工神经网络与传统PID控制器相结合,构成一种不依赖于被控对象精确数学模型的神经网络PID控制器。为了提高神经网络的收敛速度,采用Levenberg-Marquardt算法计算连接权值更新量,并对当前解施加一个以一定概率保留的随机扰动,加快迭代过程跳出局部极小点。对装置主电路和改进神经网络PID控制器进行仿真,结果表明：系统动态响应快,鲁棒性强,调节平滑,具有较好的控制效果。最后,制造并测试了额定电压660 V、容量400 k VA的实验样机,对理论研究进行了实验验证。

分段供电直线感应电机动子不对称模型及参数计算10-17

摘要：对于分段供电直线感应电动机,由于动子两端开断,动子等效互感存在较大的不对称,仅控制定子电流对称,不能消除动子负序电流引起的两倍转差频率力波动。基于动子涡流产生的机理,提出了动子等效绕组的形式,推导了动子不对称分布参数模型,得出在动子行程的大部分阶段,电机的不对称参数是基本恒定的。提出了动子不对称参数的计算方法,通过有限元建模进行推力仿真,并在大功率加速实验平台上开展动态试验,计算了动子不对称电感参数,仿真和实验计算结果与理论值吻合良好。动子不对称参数计算方法,可以为分段供电直线感应电机的电磁设计和优化控制提供参考。

基于NPC三电平九相磁通切换永磁电机的控制18-26

摘要：多电平逆变技术是大容量变频调速的首选方案,结合多相电机技术可以进一步提升调速系统的容量。本文对中点钳位（neutral point clamped,NPC）型三电平逆变器供电的10 k W、九相磁通切换永磁（flux-switching permanent magnet,FSPM）电机调速系统进行了仿真和实验研究,探索结合多电平逆变技术和多相电机技术的调速方案。在三相FSPM电机矢量控制的基础上扩展建立了九相FSPM电机的定子磁场定向矢量控制方法,分析了调速系统采用两种载波PWM方式下产生的电压和电流波形。另外,3、5、7次谐波电流的解耦闭环控制成功消除了直流侧中点电位偏移。最后仿真和实验结果证明了理论分析的正确性和有效性。

阶梯波多电平变换器特定谐波消除的完全解27-34

摘要：针对数值算法和智能算法在求解阶梯波多电平变换器特定谐波消除问题时存在初值选取困难且只能求得部分解的问题,依据Groebner基和对称多项式理论的代数算法,将多元高次多项式方程组的求解转化为一元高次多项式方程和线性方程组的求解,给出了无需选取初值且能得出方程组的所有解的求解方法。与目前已有的其他代数算法（例如结式消元法、吴方法）相比,所能求解的开关点数大幅提升。给出了三相13电平阶梯波变换器在全调制比范围内开关角度的所有解,并通过实验对解的正确性进行了验证。

微源逆变器多模式运行协调控制策略研究35-44

摘要：针对微源逆变器运行过程中存在的无缝切换及负荷功率分配问题,提出一种新的协调控制策略。该策略由直接电压内环、虚拟阻抗环和功率外环构成,其中直接电压内环采用自适应三阶滑模控制,将逆变器始终控制为电压源,避免运行模式变化时内环控制策略的切换,同时提高逆变器的动态性能和抗干扰性能;在分析逆变器闭环等效阻抗及其对功率分配影响机理的基础上,针对不同功率等级逆变器设计虚拟阻抗系数,使其输出阻抗呈阻性并满足功率分配的要求;最后利用下垂特性分别设计功率外环,从而实现并网运行时基于下垂控制的间接恒功率控制和离网运行时的无线对等控制。仿真和实验结果验证了控制策略的有效性。

一种检测永磁同步电机失磁的级联观测器45-54

摘要：针对永磁同步电机存在失磁问题,提出了一种基于级联自适应滑模观测器的失磁故障实时检测方法。首先,针对定子电阻发生时变变化而导致传统自适应观测器无法准确检测失磁故障问题,提出将改进型自适应与滑模变结构控制相结合的方法,设计了级联自适应滑模观测器,并给出了定子电阻的自适应估计算法。然后利用滑模变结构等值控制原理,建立估计永磁体磁链算式。最后,通过仿真以及实验验证,证明了所提方法的可行性和有效性。

笼型感应电机流体流动对温度场分布的影响55-62

摘要：以一台Y802-2型笼型感应电机为例,对中小型感应电机三维流体流动与传热进行了研究。根据样机的通风结构及传热特点,建立外部近似无限大流场空间与电机三维有限元结构模型,并在电机内外流场空间中建立了转子表面旋转流体薄层和风扇旋转流体区域。给定流场空间中运动区域与静止区域边界条件及基本假设,采用有限体积法对流体运动方程和能量方程进行耦合求解,可以得到流场中流体介质的运动状态以及电机内外各个表面的散热系数,并以此为依据对电机三维全域温度场进行数值计算。将流体场耦合计算得到的温度场分布和传统温度场计算结果分别与实验测量值进行了比较,证明了中小型感应电机三维流体场与温度场存在着强烈的耦合关系,基于流体流动的温度场计算结果较传统方法得到的温度分布更具准确性与合理性。

表面-内置混合式永磁同步电机性能与转子参数影响63-69

摘要：为研究表面-内置混合式永磁同步电机表面磁极和内置磁极的作用,采用有限元方法建立该电机仿真模型,通过对其空载特性和负载特性的分析可知该电机的空载特性受表面磁极影响较大,而其负载特性受内置磁极影响较大。进一步以表面-内置混合式永磁同步电机的转矩性能为参考指标,对转子表面磁极、内置磁极以及隔磁桥三部分的参数进行分析。结果表明改变表面磁极参数对改善气隙磁场,减小转矩波动有着较好的效果,而改变内置磁极参数对转矩波动影响较小,但对转矩幅值影响较大。此外受表面磁极的影响,内置磁极两端隔磁桥1处的漏磁随其宽度变化较小,因此可适当放宽隔磁桥1处的宽度,以改善电机转子机械强度,提高电机整体性能。

遗传算法对SVR风速预测模型的多参数优化70-75

摘要：实验分析发现：通过相空间重构法求出的嵌入维数E和时间延迟τ往往不是支持向量回归机（SVR）预测模型的最优参数。针对此问题,建立了一种基于遗传算法（GA）的多参数同步优化的SVR预测方法。利用GA方法对E、τ和SVR模型中的惩罚因子C、核函数宽度γ进行同步优化获得全局最优解,建立SVR风速预测模型。对比单纯优化C、γ的模型,以2组风速数据为例进行实验研究,建立的模型预测误差约为6.56%和7.74%。而对比模型的误差为12.00%和9.30%。这一结果表明,同时对E、τ、C、γ进行优化的模型相对于单纯优化C、γ的模型,预测精确度大大提高。

带落角约束的超声速飞行器制导控制一体化设计76-86

摘要：针对超声速飞行器末飞行段攻击地面移动目标问题,提出一种带落角约束的制导控制一体化设计方法。联立目标-飞行器三维相对运动方程和飞行器控制系统非线性模型,基于不确定项有界假设建立具有严格反馈形式的制导控制一体化设计模型,将制导控制一体化设计问题转化为高阶非线性时变系统输出调节问题。构建视线角速率动态面向量并利用高频率反馈鲁棒控制方法得到控制系统的虚拟控制量,进而利用块动态面控制方法得到带落角约束的一体化制导控制律。以动态面和滤波误差为基础构建李雅普诺夫函数并证明各动态面和滤波误差的一致有界性。仿真结果表明,该一体化方法能保证飞行器以期望落角精确命中地面移动目标,且飞行器全部状态变量均有界稳定。

磁粉离合器自调整模糊PID励磁控制技术87-93

摘要：针对磁粉离合器应用环境复杂,采用传统的控制算法很难满足系统非线性、变参数的要求等问题,在研究了模糊控制和传统PID控制算法的基础上,提出了一种自调整模糊PID控制算法。该算法兼有模糊控制和PID控制算法的优点,实现了对过程参数的无稳态误差控制,同时具有很好的自适应特性,并且能够克服非线性因素带来的影响,具有较强的鲁棒性。将该算法应用于双轴水冷式磁粉离合器,能够实现在线PID参数的自整定。通过对该控制算法的仿真,并与常规PID控制算法的实验比较,该控制算法响应速度快,负载侧电流稳定时间短、电流超调量小,且控制系统具有很好的自调整能力。

高超声速飞行器预设性能反演鲁棒控制94-102

摘要：针对吸气式高超声速飞行器的飞行控制问题,提出一种新的预设性能模糊反演控制设计方法。通过构造一种新的预设性能函数,在初始误差正负未知的情况下,可以保证跟踪误差能够按照预定的收敛速度、超调量及稳态误差收敛至任意小的区域,同时实现了对跟踪误差稳态性能和瞬态性能的约束。为提高控制系统的鲁棒性,在反演控制的设计框架下,引入模糊控制器逼近动力学模型中的不确定项。为避免传统反演方法中存在的＂微分膨胀＂问题,引入滑模微分器对虚拟控制量的导数进行精确估计。最后,通过不同初始误差下的轨迹仿真验证所设计控制系统的有效性。

自适应补偿器永磁同步电机积分型连续滑模控制103-108

摘要：考虑参数不确定、齿槽转矩、谐波反电动势及电压源逆变器非线性畸变等非理想因素,为提高永磁同步电机驱动系统对参数不确定及非线性扰动下的鲁棒性、高动态特性,提出一种带自适应扰动补测器的积分型连续滑模控制策略。连续滑模控制器无抖振且保证了闭环系统在参数不确定和扰动下的有界。滑模面上的自适应扰动补偿器一方面降低了滑模控制器增益,另一方面保证了系统渐进收敛。最后,通过仿真分析验证了所提控制策略的有效性和优越性。

非仿射纯反馈不确定系统预设性能鲁棒自适应控制109-116

摘要：针对一类结构和参数及控制方向均未知的非仿射纯反馈非线性不确定系统,提出了一种保预设性能鲁棒自适应控制方案。首先引入性能函数和误差转换函数,通过误差转换将原始的输出误差存在性能约束的受限系统转换为等价的非受限系统;其次,基于中值定理将非仿射型系统转化为具有线性结构形式的时变系统,并同时利用自适应投影算法对有界时变参数进行辨识,参数辨识误差和外界干扰采用非线性阻技术项进行补偿;随后综合运用反演技术和Nussbaum函数设计控制器并进行稳定性分析。所设计的控制器不仅能够保证闭环系统所有信号有界且输出误差满足预设的瞬态及稳态性能要求;最后,仿真结果验证了所设计控制方案的可行性与有效性。