基于模型预测控制的多电机驱动系统能量最优分配策略

为了解决传统电动汽车单电机驱动系统高效区无法覆盖汽车行驶工况点的问题,提出了一种基于模型预测控制的纯电动汽车多电机驱动系统能量最优分配策略。首先,以整个多电机驱动系统为研究对象,建立了电机模型和汽车纵向动力学模型,并讨论了采用高效区不同的前后轴电机时提高整车效率的方法。其次,通过台架实验标定出电机在特定转速-转矩工作点的效率,通过引入前后轮驱动力分配比α,将两张电机的效率图转换为整车的车速-驱动力效率图。再次,对模型预测转矩控制下的永磁同步电机系统进行了理论分析与仿真验证。最后,通过硬件在环实验,验证了能量最优分配策略对整车效率以及续航里程提升的有效性。     

基于模糊辨识的直线电机进给轴摩擦辨识

直线电机驱动的进给轴在进给过程中容易受到导轨滑动摩擦特性影响而存在高度的非线性特性,给进给轴的高精度跟随控制带来困难。研究给出一种基于模糊辨识的直线电机驱动进给轴摩擦辨识策略,以直线电机驱动进给轴为研究对象,给出了基于电流反馈为手段的样本数据采集方法,应用基于数据驱动的模糊辨识方法辨识摩擦模型,构建了直线电机驱动进给轴的摩擦仿真系统。以直线电机驱动进给轴为研究对象构建实验平台,仿真和实验结果表明提出的摩擦辨识方法能精确地辨识直线电机驱动进给轴的摩擦模型。     

开关磁阻电机非线性建模及转子极弧系数优化

选用开关磁阻电机作为四轮独立驱动电动汽车的驱动电机,根据电动汽车的需求,确定开关磁阻电机的设计参数。利用电磁仿真软件Ansoft Maxwell进行分析,得到磁链、电流和转子位置的关系曲线。在MATLAB中建立磁链、电流和转子位置三维查表模块,利用反插值求得电磁转矩。在MATLAB中建立电磁转矩、电流和转子位置三维查表模块。运用机械运动方程和电压平衡方程。在Simulink中搭建开关磁阻电机非线性模型。针对开关磁阻电机转矩波动大的问题,提出通过优化转子极弧系数,降低转矩波动系数。     

基于模型预测控制的多电机驱动系统能量最优分配策略

为了解决传统电动汽车单电机驱动系统的高效区无法覆盖汽车行驶工况点的问题,本文提出了一种基于模型预测控制的纯电动汽车多电机驱动系统能量最优分配策略。首先,以整个多电机驱动系统为研究对象,建立了电机模型和汽车纵向动力学模型,并讨论了采用高效区不同的前后轴电机时提高整车效率的方法。其次,通过台架实验标定出电机在特定转速-转矩工作点的效率,通过引入前后轮驱动力分配比α,将两张电机的效率图转换为整车的车速-驱动力效率图。再次,对模型预测转矩控制下的永磁同步电机系统进行了理论分析与仿真验证。最后,通过硬件在环实验,验证了能量最优分配策略对整车效率以及续航里程提升的有效性。     

电动汽车用内置式永磁同步电动机精确转矩控制方法

提出一种基于转矩观测器的电动汽车内置式永磁同步电动机精确转矩闭环控制方法。通过内置式永磁同步电动机数学模型的建立,分析了基于Popov超稳定理论的模型参考自适应参数辨识方法,为了提高系统的响应速度,提出和采用了极点配置法。研究了自适应模型控制参数对MRAI系统响应时间的影响,并进行了验证和理论分析。仿真和实验结果表明辨识出的永磁体磁通和定子电阻较为准确,转矩观测器可以根据辨识出的永磁体磁通对实际的转矩进行估算,以此和转矩命令值构成转矩闭环控制,从而在永磁体磁通发生变化时提高驱动系统的转矩控制精度,改善电动汽车驱动系统的性能。     

车用内置式永磁电动机转矩多参数统一控制方法

提出采用多参数统一方法,把多个参数变化的特性综合到一个参数的变化上,用于在线实时更新永磁同步电动机转矩算法的控制参数。该参数统一方法基于电动机全状态实验同时结合实时转矩辨识控制策略在线补偿,充分考虑了电动机在磁场饱和时多个参数的非线性特性,经过实验验证,不仅实现了低速下的高精度最大转矩电流比控制,而且实现了高速弱磁下的高精度转矩控制,满足了电动汽车的应用要求。     

基于智能算法的感应电机多目标优化设计

感应电机自身作为一个复杂系统,其设计变量多,多个设计目标之间相互约束,多目标优化设计过程复杂、限制因素多。针对这种情况,以一台24 V低压大电流感应电机为例,选取了定转子槽6个相关设计参数作为优化变量,以感应电机3个外特性参数(最大转矩、启动电流、效率)作为优化目标,运用计算机辅助电机设计软件ANSYS Maxwell得到了大量工程实验数据,利用BP神经网络对感应电机数学模型进行拟合,并用遗传算法寻找设计变量最优解,使用神经网络的预测功能寻找优化目标最优解。最后用ANSYS Maxwell将最优解进行工程验证,实现了感应电机的多目标优化设计。     

电动气吸式排种器的电机转速特性研究

为了能够实现电动排种器的精量播种,提高播种的均匀性和产量,针对电动气吸式排种器转速与电机转速之间的问题,提出了一种双闭环控制系统配合转矩计算的新方法。该方法在无刷直流电机特性研究与负载转速、转矩计算的基础上,确定各个参数与相应函数,通过PID控制策略对电机转速进行控制,并在Mat Lab/Simulink软件上对电动机的双闭环控制系统建立了仿真模型并进行仿真。结果表明:系统能够较好地监测转子转速,具有良好的稳定性,且系统反馈转速与排种器转速计算吻合。搭建了连接电动气吸式排种器的无刷直流电机控制系统试验平台,结果表明:试验数据和仿真结果较为接近。该方法能够良好地调节电机转速同步排种器转速,验证了该方法的有效性与实用性。     

基于单目视觉的电动小车设计

开发了一辆能够识别赛道并自动巡线行驶的单目视觉智能模型车。包括自制的系统板、数字CMOS摄像头、传感器、编码器、转向舵机及驱动电机。传感器模块采用OV7620摄像头和编码器分别采集赛道图像和车轮转速并传输给单片机作为控制依据,小车采用BTN7971的H桥驱动实现电机的正反转,并通过改变PWM信号的占空比调节电机转速和舵机转向的角度;软件程序部分采用MK60单片机对赛道图像进行基于动态阈值的二值化处理,根据二值化处理所得到的赛道黑白图像提取出赛道中线和小车位置偏差等信息并进行赛道识别,小车依据赛道信息采用PID控制算法实现电机转速和舵机转向的闭环反馈调节。整个系统的电路结构简单,控制决策优良,可靠性能高,实验测试结果满足要求。     

基于NFTSMC的开关磁阻电机预测转矩控制系统

针对开关磁阻电机固有的大转矩脉动问题,设计了非奇异快速终端滑模控制器与带有延时补偿的预测转矩控制器,提出一种基于滑模控制的开关磁阻电机预测转矩控制方法。引入非奇异快速终端滑模控制(NFTSMC)用于弥补预测转矩控制对内部参数与外界扰动敏感的缺点,可加快系统的响应速度,提高系统的动态性能。基于实际电机模型参数,设计了带有延时补偿的预测转矩控制器,使每相实际转矩能够准确跟踪根据转矩分配函数获得的每相转矩期望。通过MATLAB/Simulink仿真表明,该方法实现了对转速与转矩的联合控制,不仅能提高系统的稳定性和鲁棒性,而且能有效抑制开关磁阻电机的转矩脉动。     

水轮机转子系统动力学参数在轨辨识方法

正确辨识水轮机转子系统动力学参数是研究水轮机转子系统可靠性、稳定性的关键，对提高水轮机组的运行安全有非常重要的意义。本研究对水轮机转子系统动力学参数的基础特性进行了划分与确定，将动力学相关参数与算法在水轮机、轴承、盘轴模型中体现，确定了圆盘结构为在轨辨识方法的核心结构。分析了常用的频域辨识法、动力学参数辨识法及智能算法下的参数辨识法，在传统辨识方法基础上提出了在轨辨识方法应用策略及减小辨识结果误差方法。利用对比实验验证了在轨辨识方法识别动力学参数的精准度和稳定性，结果表明：相比传统的瞬时功率计算辨识方法和电磁轴辨识方法，在轨辨识方法的适应能力提高了0.5个点，精准度提高了0.3 MW左右。     

感应电机矢量控制解耦算法的研究

矢量控制是通过坐标变换将感应电机模型转化为类似于直流电机的模型,使定子电流在同步旋转坐标系中的两个相互垂直分量分别独立控制转矩和转子磁链,从而获得类似于直流电机的调速性能。为此,对感应电机的数学模型进行了分析,通过矢量变换得到了在d、q坐标系下的闭环系统方程,对电机进行了解耦控制。在由TMS320F2812搭建的数字化实验平台上进行了实验,实验结果证明了研究方案的可行性。     

轮毂电机驱动汽车差动助力转向建模与仿真

针对轮毂电机驱动汽车建立了整车模型和差动助力转向系统模型,根据轮毂电机驱动汽车可以独立控制左右转向轮输出力矩的特性,通过控制汽车左右转向轮的差动力矩来实现减小驾驶员方向盘手力的目的,从而代替现有的电助力转向系统。通过设计助力特性曲线来确定理想差动助力大小,然后通过转矩分配控制器控制轮毂电机的输出转矩。为了验证其可行性,通过MATLAB/Simulink平台对该模型进行了仿真分析,仿真结果表明:差动助力转向系统模型能够在车辆低速行驶时提高转向轻便性;当车辆高速行驶时,在提供转向助力时能保证驾驶员的路感。     

一种自动寻迹小车的设计

本设计是一种基于单片机控制的简易自动寻迹小车系统,包括小车系统构成软硬件设计方法。小车以AT89C52为控制核心,用单片机产生PWM波,控制小车速度。利用红外光电传感器对路面黑色轨迹进行检测,并将路面检测信号反馈给单片机。单片机对采集到的信号予以分析判断,及时控制驱动电机以调整小车转向,从而使小车能够沿着黑色轨迹自动行驶,实现小车自动寻迹的目的。     

电动汽车用异步驱动电机参数匹配设计

为了减小电动汽车用异步驱动电机的设计周期,提出了一种异步电机结构参数匹配设计方法。根据异步电机的动力性目标计算定子结构参数、转子结构参数,利用有限元软件建立仿真模型,分析验证参数合理性。仿真结果证明,电机磁场分布合理,工作性能稳定,各项参数满足电动汽车用异步驱动电机设计要求,对异步驱动电机的设计有一定的参考意义。     

新型双绕组无轴承磁通切换永磁电机的设计与分析

为了克服传统的转子永磁型无轴承电机的永磁体冷却条件差、散热困难、转子机械强度低等问题,提出了一种新型无轴承磁通切换永磁电机.该电机绕组和永磁体均放在定子上,转子仅由带有凸极的铁心组成,转子结构简单,适合需要1次性转子的人工血液泵的场合.该电机结合了无轴承永磁电机和磁通切换永磁电机的特性,具有悬浮力密度和转矩密度高、悬浮力脉动和转矩脉动低、转矩和悬浮力耦合程度低以及直接方便的悬浮力调节性能等优点.首先介绍了该电机的结构和运行原理,其次建立了电磁转矩和悬浮力的数学模型,以增大转矩密度与悬浮力密度和减小转矩脉动与悬浮力脉动为目标,对该电机的关键尺寸参数进行了优化设计.最后基于有限元法分析了该电机的空载反电动势、转矩、悬浮力以及转矩与悬浮力之间的耦合等电磁性能,验证了该电机的优点.     

直接驱动机器人自适应-PD复合运动控制研究

针对直接驱动机器人结构参数与摩擦参数的非确定性,提出机器人自适应-PD控制策略。首先分析了机器人的两类不确定性,推演了机器人动力学方程,给出不确定性动力学结构量的线性化表示;然后,对关节摩擦力矩矢进行了建模;为补偿动力学不确定性给机器人带来的控制误差,构建含位置与速度反馈的双闭环控制系统,引入自适应机构辨识不确定性参量,并据此规划出自适应控制律;为提高运动控制精度,在控制器中嵌入PD子控制器。仿真实验显示,系统的位置和角速度跟踪误差分别为-0.02°~0.03°与±0.005 rad/s,表明自适应-PD控制律可实现直接驱动机器人精密轨迹控制。     

车用内置式永磁同步电机电感参数辨识方法

设计了一种用于电感参数辨识的高频响应电流处理方法,辨识出了电机的直、交轴电感参数,并且分析推导了逆变器非线性因素对电感参数辨识精度的影响。通过对响应电流进行两个延时滤波和两个同步轴滤波分析,剔除了基波和其他高频杂波,精确地得到高频电流的正、负相序幅值,辨识出了直、交轴电感参数。该在线参数辨识方法不仅在电机静止时能进行辨识,而且在电机正常运行的各个负载和速度下也能辨识出电感。电机实验结果表明,在不同负载和转速下的直、交轴电感辨识结果准确度较高,有助于电机驱动系统性能的改进。     

基于PSO算法的直接进给轴摩擦特性研究

直线电机驱动的进给轴在进给过程中易受到导轨滑动摩擦特性影响而存在高度的非线性特性,非线性摩擦是影响直线电机驱动的伺服系统动静态性能的主要因素。提出了一种新型的直接进给轴非线性摩擦迟滞模型,并给出该摩擦模型的参数辨识策略,建立了直接进给轴摩擦非线性迟滞特性的综合数学模型,并在建立的数学模型的基础上建立了基于Simulink的仿真模型。以基于电流反馈检测为手段,采集了位移和所对应迟滞摩擦力的样本点。以采集的样本点为基础,给出了通过粒子群算法(PSO)辨识摩擦迟滞模型的方法。最后,通过Simulink仿真平台验证了所提出的的摩擦迟滞模型和模型参数辨识方法的准确性。仿真结果表明,辨识的摩擦模型能准确的反映直接进给轴的摩擦分布特性,提出的直接进给轴迟滞摩擦模型参数辨识方法具有可行性。     

基于模型规格化建模的电梯轿厢参数化设计

为了实现基于合同参数的电梯轿厢围壁对市场需求的快速反应,结合Excel的表格处理能力和SolidWorks的实体造型能力,使用VBA实现电梯轿厢围壁的参数化。在对电梯轿厢围壁参数化设计的过程中,模型规格的合理划分至关重要,既能体现参数化设计的集中性,又不会因高度集中的逻辑为建模与逻辑编写造成困难,极大程度地提高了工作效率。