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表贴式永磁同步电机改进滑模观测器控制

电机与控制学报 2021年第10期25卷 58-66页

作者：吕德刚李子豪哈尔滨理工大学大型电机电气与传热技术国家地方联合工程研究中心哈尔滨150080

针对中高速情况下,永磁同步电机滑模观测器无位置传感器控制系统容易出现抖振的问题,提出了采用在零点处连续的切换控制函数代替在零点处不连续的切换控制函数,并结合趋近律控制的改进方法。以电机的相电流和相电压为输入量,转速和转子... 详细信息

针对中高速情况下,永磁同步电机滑模观测器无位置传感器控制系统容易出现抖振的问题,提出了采用在零点处连续的切换控制函数代替在零点处不连续的切换控制函数,并结合趋近律控制的改进方法。以电机的相电流和相电压为输入量,转速和转子位置角度为输出量,重新建立滑模观测器并推出经改进后的滑模观测器算法。选取表贴式永磁同步电动机,采用速度和电流的双闭环磁场定向矢量控制方法进行仿真、实验。通过对比改进前后的滑模观测器实验数据及结果得出:单独采用在零点处连续的切换控制函数或单独采用趋近律控制方法,均可减小传统滑模观测器出现的抖振现象;将两种控制方法相结合还能进一步减小抖振,提高算法的估计精度,使电机的估计转速、估计转子位置角度更加接近实际值。

关键词：表贴式永磁同步电动机无位置传感器滑模观测器矢量控制趋近律控制切换控制函数

带负载扰动补偿的永磁同步电机改进MRAS观测器控制

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电机与控制学报 2023年第6期27卷 46-54页

作者：吕德刚刘站卓徐翔哈尔滨理工大学大型电机电气与传热技术国家地方联合工程研究中心黑龙江哈尔滨150080

针对传统模型参考自适应系统(MRAS)对转速和负载变化敏感及鲁棒性差等问题,提出一种基于快速超螺旋滑模自适应观测器的改进型控制算法。利用快速超螺旋滑模代替传统的PI自适应环节,提高了系统鲁棒性;考虑负载转矩对系统产生的影响,将负... 详细信息

针对传统模型参考自适应系统(MRAS)对转速和负载变化敏感及鲁棒性差等问题,提出一种基于快速超螺旋滑模自适应观测器的改进型控制算法。利用快速超螺旋滑模代替传统的PI自适应环节,提高了系统鲁棒性;考虑负载转矩对系统产生的影响,将负载转矩和转速作为状态变量,选取转速实际值与观测值误差作为滑模面,设计负载转矩滑模观测器,将实时辨识的负载转矩引入到电流环,对参考转矩进行前馈补偿,提高了系统的抗负载扰动能力。以表贴式永磁同步电机为控制对象进行仿真和实验。结果表明:相比传统的模型参考自适应控制,改进型快速超螺旋滑模观测器控制具有更好的动态性能和鲁棒性。

关键词：表贴式永磁同步电机无位置传感器快速超螺旋滑模转矩观测滑模模型参考自适应切换控制函数

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永磁无刷电机霍尔位置传感器容错控制

电机与控制学报 2019年第2期23卷 44-52页

作者：吕德刚都泽源李松哈尔滨理工大学大型电机电气与传热技术国家地方联合工程研究中心哈尔滨150080 中车青岛四方车辆研究所有限公司山东青岛266000

针对永磁无刷电机霍尔位置传感器故障问题,提出霍尔位置传感器(单霍尔和双霍尔)故障容错控制方法。任意霍尔信号跳变沿时刻,根据具体霍尔跳变沿类型和当前霍尔状态判别霍尔故障类型;分析永磁无刷电机的机械运动方程,提出3种改进型霍尔... 详细信息

针对永磁无刷电机霍尔位置传感器故障问题,提出霍尔位置传感器(单霍尔和双霍尔)故障容错控制方法。任意霍尔信号跳变沿时刻,根据具体霍尔跳变沿类型和当前霍尔状态判别霍尔故障类型;分析永磁无刷电机的机械运动方程,提出3种改进型霍尔传感器故障补偿策略:线性外差法霍尔故障补偿、一阶泰勒算法故障补偿(first-order algorithm)、基于降阶观测器的霍尔故障补偿。将霍尔传感器容错控制策略在方波和正弦波电流控制的永磁无刷电机实验平台上进行测试,验证不同霍尔传感器容错控制策略的性能。实验证明,基于降阶观测器的霍尔传感器容错技术较另外两种方法具有更好的容错性能。

关键词：永磁无刷电机霍尔位置传感器故障判别故障补偿降阶观测器

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无刷直流电动机集成霍尔传感器

电工技术学报 2008年第2期23卷 31-36页

作者：吕德刚李铁才杨贵杰哈尔滨工业大学电气工程系哈尔滨150001

介绍了一种基于双磁钢复合磁路设计的无刷直流电动机集成霍尔传感器,利用霍尔元件感应旋转磁钢产生的垂直磁场和平行磁场信息并输出反映转子运转信息的电压信号,通过内部电路对原始电压信号进行处理,可同时输出U、V、W换相信号和绝对角... 详细信息

介绍了一种基于双磁钢复合磁路设计的无刷直流电动机集成霍尔传感器,利用霍尔元件感应旋转磁钢产生的垂直磁场和平行磁场信息并输出反映转子运转信息的电压信号,通过内部电路对原始电压信号进行处理,可同时输出U、V、W换相信号和绝对角位置信号(模拟信号、脉宽调制(PWM)信号)。电动机高速运行时由U、V、W信号提供换相信息并进行位置预估,最高转速可达30000r/min;低速运行时由模拟信号或PWM信号提供绝对角位置信息,精度达10位,最高分辨率可达12位。

关键词：模拟信号 PWM信号位置预估分辨率

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永磁同步电机控制策略的研究

永磁同步电机控制策略的研究

作者：吕德刚燕山大学

学位级别：硕士

永磁同步电机(PMSM)的转子采用高磁能稀土永磁材料制成。由于其中心转子没有励磁绕组，与其他驱动电机相比具有效率高、结构简单容易实现、控制特性良好和功率密度大等优点，因此永磁同步电机近年来被广泛应用，同时永磁同步电机的控制... 详细信息

永磁同步电机(PMSM)的转子采用高磁能稀土永磁材料制成。由于其中心转子没有励磁绕组，与其他驱动电机相比具有效率高、结构简单容易实现、控制特性良好和功率密度大等优点，因此永磁同步电机近年来被广泛应用，同时永磁同步电机的控制算法也受到了广泛的研究。本文首先介绍了永磁同步电机的发展现状、主要结构和分类，并在多种坐标系下对永磁同步电机进行了分析。然后在此基础上建立了永磁同步电机直接转矩控制系统。通过仿真表明，永磁同步电机直接转矩控制系统具有较好的动态性能，但是存在转矩和磁链波动大，抗扰能力不强等缺点。其次，针对经典永磁同步电机直接转矩控制系统存在的转矩和磁链脉动较大等问题，本文设计了模糊控制器代替了两个滞环比较器和选择开关表。然后针对经典永磁同步电机直接转矩控制系中PID控制器动态品质受环境影响严重，存在“快速性”和“超调”之间的矛盾，对随时变化的扰动来说抗扰能力不强，而且很难能找到一组参数能适应不同的转速和负载等问题，本文设计了自抗扰控制器。最后，本文搭建了基于模糊自抗扰控制的永磁同步电机直接转矩控制系统，并且通过MATLAB/Simulink平台进行了仿真研究。通过与经典永磁同步电机直接转矩控制系统相比，经过改进的直接转矩控制系统有效地抑制了永磁同步电机磁链和转矩的脉动，在给定速度发生变化时速度跟踪准确，反应快，抗扰能力强。

关键词：永磁同步电机模糊控制自抗扰控制直接转矩控制

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基于DSP的智能泵控制器的研究

基于DSP的智能泵控制器的研究

作者：吕德刚哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

在各种能源特别是电能非常紧缺的今天,如何解决节能问题已经成为当今社会的共同课题。智能泵控制器是一种用于供水的变频调速系统。该系统具有良好的运行、控制及经济性能,特别是可以大大地节省电能,所以显示出广阔的市场前景。本课题... 详细信息

在各种能源特别是电能非常紧缺的今天,如何解决节能问题已经成为当今社会的共同课题。智能泵控制器是一种用于供水的变频调速系统。该系统具有良好的运行、控制及经济性能,特别是可以大大地节省电能,所以显示出广阔的市场前景。本课题设计的智能泵控制器采用了数字信号处理器(DSP),DSP的实时数字处理能力是单片机无法比拟的。本设计所采用的数字信号处理器的型号为TMS320LF2407,TMS320LF2407 的采用大大简化了系统的硬件电路设计,提高了系统的可靠性,增加了系统实时控制的灵活性和快速性。软件部分采用 C语言与汇编语言混合编程。本课题还采用TL3842与LM2576自行设计了智能泵控制器用开关电源, TL3842 的优点是输出脉冲脉宽调整速度快,因此,可以大大改善开关电源的电压调整率和电流调整率;对传统的LM2576的应用电路进行了改进,开关电源运行性能良好;本控制器的显示部分采用液晶显示,并设计了硬件电路,通过软件编程实现了各种控制功能与显示功能。在变频调速的基本原理的基础上设计了主电路,主电路的主要功能是实现整流和逆变。在分析了DSP的基本工作原理和正弦脉宽调制(SPWM)的基本原理基础上,为了实现SPWM控制功能,进行了一系列必要的计算,并设计了相应的硬件电路。通过实验与调试,本课题设计的智能泵控制器运行正常,各方面指标都满足设计要求。

关键词：智能泵控制器数字信号处理器(DSP) SPWM控制

改进自适应遗传算法在防爆高能电机优化设计中的应用

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改进自适应遗传算法在防爆高能电机优化设计中的应用

作者：吕德刚哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

采煤机用电机的特点是安装空间有限,工作环境恶劣,设计这种防爆型高能量密度电机要从电机材料选用、冷却器优化设计、电磁优化设计等几方面考虑。由于设计难度大,传统的电机设计方法难以满足设计需要,必须通过电机优化设计理论进行设计... 详细信息

采煤机用电机的特点是安装空间有限,工作环境恶劣,设计这种防爆型高能量密度电机要从电机材料选用、冷却器优化设计、电磁优化设计等几方面考虑。由于设计难度大,传统的电机设计方法难以满足设计需要,必须通过电机优化设计理论进行设计,才能得到理想设计方案。本文首先介绍了遗传算法的起源、发展历程、主要研究方向、遗传算法的基本原理以及遗传算法的应用特点,解释了遗传算法的运行机理和寻优策略,同时介绍了遗传算法的数学理论基础。针对防爆型高能量密度电机的特殊结构和特殊的设计要求,由提高优化效率和寻找最优方案两个角度出发,就染色体的编码、适应度函数的设计等几个方面分别进行了讨论。为了改进算法,将多轮进化的概念引入自适应遗传算法中,并且将算法中的选择算子、交叉算子和变异算子重新设计。最后,研究并建立了防爆型高能量密度电机电磁优化设计的数学模型,使用Visual C++语言在Windows平台上编制了相应的计算程序,最后分别使用传统的自适应遗传算法、多轮进化遗传算法和改进后的自适应遗传算法分别对一台实际样机进行了计算,通过计算所得到的电机设计方案和已知样机的设计方案相比较,证实了对自适应遗传算法的改进是成功的。

关键词：改进自适应遗传算法优化设计电机

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高性能磁编码器设计

仪器仪表学报 2006年第Z2期27卷 1347-1350页

作者：吕德刚李铁才杨贵杰哈尔滨工业大学电气工程系哈尔滨150001

本磁编码器采用奥地利micro systems公司的AS5040芯片,该芯片能够用于360°全角度精确定位,提供10位分辨率的瞬时位置指示,可以同时以两种不同的方式输出转速与位置信号:增量输出(积分A／B输出、LSB输出、三相无刷直流电机转换模式输出... 详细信息

本磁编码器采用奥地利micro systems公司的AS5040芯片,该芯片能够用于360°全角度精确定位,提供10位分辨率的瞬时位置指示,可以同时以两种不同的方式输出转速与位置信号:增量输出(积分A／B输出、LSB输出、三相无刷直流电机转换模式输出)和绝对输出(PWM输出、同步串口输出);通过模拟输出,可以完全取代电位计,通过硬件和软件可实现磁场强度自诊断和电源故障的监测功能。实验证明,本磁编码器可完全取代同等精度的光电编码器,而且成本极低。

关键词： AS5040 分辨率增量输出绝对输出 PWM输出同步串口输出

采用模糊综合评价系统的船舶电力保障装置设计

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舰船科学技术 2016年第11X期38卷 37-39页

作者：吕志香吕德刚扬州工业职业技术学院电气信息工程学院江苏扬州225127 哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080

船舶电力系统负责为整艘船舶提供航行动力,以及通信、控制等其他航行保障设备、机械控制设备、助航设备等提供基本运行的电力,是舰船结构中最为重要的部分。通常情况下,船舶电力系统由发电机、船舶内电网、各种强弱电设备等组成,每一个... 详细信息

船舶电力系统负责为整艘船舶提供航行动力,以及通信、控制等其他航行保障设备、机械控制设备、助航设备等提供基本运行的电力,是舰船结构中最为重要的部分。通常情况下,船舶电力系统由发电机、船舶内电网、各种强弱电设备等组成,每一个部分发生故障,都将直接影响到整个船舶电力系统的正常运作,因此,在电力系统发生故障时,及时对故障进行分析,并采取必要的措施,显得尤为重要。本文提出一种采用模糊综合评价系统的船舶电力保障装置,通过层次化的船舶电力系统故障分析模型和基于模糊分析的故障评价和决策系统,该装置能够快速定位船舶电力系统中存在的故障,并能够根据预先制定的反应规则,进行快速故障排除,保证船舶航行的安全。

关键词：模糊综合评价船舶电力系统保障装置