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电机与控制学报 2017年第12期杂志 文档列表

基于转矩分配函数在线修正的开关磁阻电机转矩脉动抑制策略1-8

摘要：针对开关磁阻电机在换相阶段由于转矩特性、电压限制、转速升高等因素而引起的转矩脉动问题，研究一种基于转矩分配函数在线修正的直接瞬时转矩控制方案。在换相的开始阶段，对前一相绕组的转矩分配函数进行在线正补偿，对后一相绕组的转矩分配函数不做处理；在换相的结束阶段，对后一相绕组的转矩分配函数实现在线负补偿，对前一相绕组转矩分配函数不做处理，从而实现电机在换相阶段总转矩脉动的抑制。为了验证该策略的可行性和有效性，以一台750W、三相12/8极开关磁阻电机为控制对象进行仿真和实验，结果证实了提出的方案可以有效地抑制转矩脉动。

共直流母线并网逆变器并联系统运行方式9-16

摘要：为使共直流母线并网逆变器并联系统（GIPS)实现理想无环流运行状态，各并联单元输出的脉宽调制电压波形需要保持一致，也就是各并联单元驱动信号需保持同步。借助并联系统各单元驱动信号的同步约束规律，可容易将被提出的H桥死区消除正弦脉宽调制应用于共直流母线GIPS，从而避免死区效应对并网电流的影响。由数字信号处理器与现场可编程门阵列结合的数字控制系统易于实现所提出的并联运行方式。实验结果验证了所提控制方法的运行特点与有效性，GIPS基本能够实现无环流运行状态并且在整个运行阶段无需设置死区时间。

基于叉形联结自耦变压器的大电流整流器研究17-23

摘要：为减小移相变压器体积，提高整流器功率密度，提出一种使用叉形联结自耦变压器的6相大电流整流器。通过分析大电流整流器的特点，得到理想大电流整流器应由移相自耦变压器和两组三相半波整流电路组成;根据大电流整流器对移相自耦变压器的结构要求，设计移相角等于π/3的叉形联结自耦变压器，将其应用于大电流整流器，分析大电流整流器的输入电流、负载电压及叉形联结自耦变压器的容量。理论分析和实验结果表明，所提出的大电流整流器与双反星形整流器具有相同的电能质量，但输出相同的负载功率时，叉形联结自耦变压器的容量比双反星形变压器小30%，可显著提高整流器的功率密度。

基于改进型ADRC的永磁同步电机转子位置角控制方法24-33

摘要：为了实现永磁同步电机（PMSM)转子位置角的快速、精确控制，提出一种基于改进型自抗扰控制技术（ADRC)的新型位置角控制策略。首先设计一个原点周围平滑性和连续性更好的新型非线性函数。基于该非线性函数设计了转子位置角控制系统的改进型扩张状态观测器（ES0)和改进型非线性误差反馈控制律（NLSEF)。改进型ES0用来观测位置角控制系统的内部状态和扩张状态，扩张状态由非线性因素、内部模型不确定性和外部扰动组成。改进型NLSEF用来抑制残余误差，提供最优位置控制律。最后对基于改进型ADRC的PMSM位置角控制系统进行了仿真分析和实验验证，结果表明在PMSM位置角控制中，改进型ADRC比传统控制策略具有更好的抗干扰能力和鲁棒性。

不平衡工况下链式D-STATCOM的控制策略34-42

摘要：对工作在不平衡条件下的星型连接的链式D-STATC0M提出一种控制策略。通过等效变换，考虑未知干扰和参数摄动，建立abc坐标系下精确的数学模型。一种无源性控制与重复控制相结合鲁棒L2增益性能的新方法用于实现电流控制，重复控制用于补偿周期性干扰，无源控制用来保证重复控制的收敛性和对控制目标的跟踪，同时也补偿非周期干扰对系统的影响。直流电压控制由三层组成，第一层通过注入正序有功电流，第二层通过注入零序电压，第三层基于H桥单元之间有功能量的交换。控制策略的有效性通过仿真和在10kV，±5MVar的链式D-STATC0M装置工程测试所验证。

高速内置式永磁转子强度分析与设计43-50

摘要：针对高速内置式永磁转子表面线速度高，高速离心力易损坏隔磁桥的问题，对高速内置式永磁转子进行强度分析与设计。基于转子受力原理，推导高速内置式永磁转子强度解析计算公式，并采用有限元法验证了解析计算的正确性。为了提高高速内置式永磁转子的机械可靠性，提出采用永磁体分段的转子结构，即在转子结构中增加加强筋以分散隔磁桥所受的离心力，针对分段转子结构复杂的特点，采用有限元法分析了加强筋个数、加强筋尺寸对转子强度与漏磁特性的影响，总结了分段结构转子的设计规律。在对高速内置式永磁转子强度与电磁特性分析的基础上，设计一台额定功率15kW、最高转速30000r/min的高速电机内置式永磁转子并进行了空载试验，为高速内置式永磁转子的设计提供了参考。

异步电机弱磁区转矩最大化策略51-59

摘要：异步电机工作在弱磁区时，转矩随着转速的升高急剧下降，在转子磁场定向系统中，充分利用电机和逆变器的最大电压、电流限制，无需d轴电流控制器，通过调节q轴分量，稳定高速失步状态，实现弱磁区转矩最大化。异步电机在电压极限状态遇到干扰时，通过旋转定子电压矢量产生动态电压边缘，提高系统的瞬态响应。当异步电机运行在弱磁区，铁损增大，影响电机的磁链水平和转矩输出，引入铁损补偿机制，确保弱磁区的转矩最大化。仿真和实验证明，该控制系统能实现异步电机弱磁区转矩最大化，且具有很强的鲁棒性。

基于深度相机的SLAM算法评测60-65

摘要：针对3种典型的基于深度相机的同步定位与地图构建（SLAM)算法，包括RGB-D SLAMV2，RTAB-MaP和DVO SLAM，介绍这3种SLAM算法的理论特点。采用两个公开的SLAM数据集，包括TUM数据集和ICL-NUIM数据集，进行SLAM算法的评测，评测指标包括SLAM算法的精确度、运行性能以及鲁棒性。评测的实验结果表明，在选择基于深度相机的SLAM算法时：如果考虑精确度和鲁棒性优先于运行性能，则选择RGB-DSLAMV2;如果考虑运行性能和鲁棒性优先于精确度，则选择DVOSLAM;如果考虑精确度和运行性能优先于鲁棒性，则选择RTAB-Map。

重力及其释放下空间机械臂驱动力差异及模型研究66-74

摘要：为降低空间机构系统能耗，减小驱动力地面设计裕度，提高空间机构控制精确度，以四自由度仿人机械臂为对象，研究不同重力环境下的驱动力差异及关键影响因素。首先基于Klein算子与虚功原理建立了考虑关节摩擦的四自由度仿人机械臂动力学模型。然后通过仿真研究不同重力环境下摩擦、关节角速度、末端负载对驱动力矩的影响，并对影响空间驱动力矩的关键因素进行分析。进而参照仿真研究搭建试验平台，在关节轴线不同取向条件下进行驱动力矩差异研究，试验验证了仿真分析的正确性。最后基于试验结果修正摩擦模型并采用PS0算法辨识模型参数，得到适用于不同重力环境下的关节摩擦模型，改进了机械臂的理论建模结果。

手部抓取动作特征提取算法研究75-84

摘要：针对人手抓取动作问题，如何有效地提取表面肌电信号特征是提高其模式识别率的关键。通过对前人不同手部抓取动作的分类方法及日常生活工作中使用的频度进行统计学分析，决定选取8种抓取动作进行研究。实验显示，随着手部动作姿态种类的增加，基于表面肌电信号的不同特征提取算法分类能力出现不同程度的下降甚至失效。为取得更为理想的抓取动作分类效果，提出将抓取动作分割为预抓取和抓取两个动作过程。选择采集预抓取动作前臂肌电信号，除对其时域、频域及时频域常用特征量进行分析对比外，还增添了对时频域中小波系数最大模值的分析，旨在找出最有效表征肌电信号动作分类的特征量。实验结果表明，小波系数最大模值量最有特征可分性，区分效果比较理想。

并联型有源电力滤波器电源电流控制方法研究85-92

摘要：有源电力滤波器（active power filter，APF)是一种动态抑制谐波和无功的电力电子装置，以并联型有源电力滤波器为研究对象，从APF补偿电流的控制和直流侧电容电压角度出发，分析了电源电流控制方式，实现补偿电流的检测及双闭环反馈控制，提高系统的补偿精确度和动态响应性能。另外，直流侧电压的指令值都是根据电网电压的工作范围、APF的直流侧电容、额定输出电流、PWM逆变器输出侧电感、电流电压调节器以及调制策略等参数设计的，在考虑直流侧电压与APF功率损耗和补偿性能关系的基础上，提出了采用下垂调节器设计逆变器直流侧电压的控制参考值，使其兼顾APF的功率损耗及补偿性能综合平衡的优点。仿真结果验证了该APF控制系统的正确性和有效性。

离散模糊二次多项式系统输出反馈跟踪控制93-99

摘要：针对一类离散模糊二次多项式系统，设计了输出反馈跟踪控制器。首先，提出了一类离散模糊二次多项式模型；然后，基于非线性控制方法中的反馈线性化方法，设计了输出反馈跟踪控制器，使得闭环离散模糊二次多项式系统的输出可以实现对有界时变参考轨迹的动态跟踪。针对应用反馈线性化方法易出现的奇异性问题，建立了一个充分条件，用于判定一个给定的离散模糊二次多项式系统是否会出现上述问题。最后，通过对数值算例的仿真验证了所提出方法的可行性和有效性。

磨煤机组合方式优选在锅炉系统中的应用100-106

摘要：针对电厂锅炉在磨煤机运行方式改变后传统的锅炉调节系统很难取得良好的控制效果，结合410t/h锅炉的结构特点和燃烧特性，提出一种针对磨煤机运行方式优选排序和送风回路模糊比例一积分一微分（PID)的智能控制策略。通过以一次风煤粉射程对炉内假象切圆的影响为标准，确定最佳的磨煤机运行方式，针对当前的运行方式，结合大量的专家知识和经验，建立模糊PID控制器对送风回路进行优化控制。仿真实验结果和实例表明，磨煤机运行方式优选排序和送风回路模糊PID的智能控制方法优于传统的手动控制和PD控制。利用磨煤机运行方式优选和送风回路模糊PID的智能控制，可提高锅炉系统的安全性和稳定性。

无角速度测量的姿态跟踪动态PD控制107-116

摘要：针对太阳帆板展开过程中存在系统切换和外部未知干扰的航天器姿态跟踪控制问题，提出了角速度可测和角速度不可测的姿态跟踪自适应动态比例微分（PD)控制器。本文先设计自适应更新律补偿外部复合干扰，提出了姿态角及角速度全状态可测的自适应PD控制器；接着针对角速度不可量测，基于无源控制理论给出估算角速度的动态观测器，提出一种仅有姿态角跟踪误差信息的变增益动态PD控制器，并理论证明了闭环系统的全局渐近稳定性；数值仿真验证了变增益动态PD控制器对太阳帆板展开过程中，航天器的姿态跟踪控制的鲁棒性和有效性。