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表贴式永磁同步电机无位置传感器零低速起动方法的比较研究

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微电机 2024年第4期57卷 33-39,59页

作者：俞力豪周士贵曹凤斌李强张顺杰曲阜师范大学山东日照276800

由于运行在中高速状态下的永磁同步电机无位置传感器控制方式大多是采用反电动势来估算角度位置和转速,这在零低速往往不适用。为了实现表贴式永磁同步电机无位置传感器零低速起动和平滑切换到中高速运行,分析了恒压频比控制、恒流频比... 详细信息

由于运行在中高速状态下的永磁同步电机无位置传感器控制方式大多是采用反电动势来估算角度位置和转速,这在零低速往往不适用。为了实现表贴式永磁同步电机无位置传感器零低速起动和平滑切换到中高速运行,分析了恒压频比控制、恒流频比控制、脉振电压信号高频注入法三种低速起动控制方法。开环恒压频比控制采用了新的V/F曲线和电压补偿,近似补偿定子阻抗压降防止起动失败;单闭环IF控制和双闭环脉振高频电压注入控制采用加权算法切换至滑模观测器。对某一表贴式永磁同步电机应用Matlab/Simulink进行了永磁同步电机无位置传感器控制系统的仿真分析,仿真结果验证了所提出方法的有效性。

关键词：永磁同步电机零低速起动加权算法无位置传感器

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反向弧转子齿转矩脉动抑制

微电机 2024年第5期57卷 50-56,66页

作者：张顺杰周士贵张津硕曹凤斌张可程曲阜师范大学山东日照276827 日照东方电机有限公司山东日照276800

磁通切换电机由于其独特的双凸极结构,导致其具有比其它永磁电机更大的转矩脉动。本文根据气隙磁场调制原理,通过调整转子齿型来调整转子调制函数,削弱高频谐波分量,进而降低转矩脉动。提出了一种反向弧转子齿来抑制电磁转矩脉动和齿槽... 详细信息

磁通切换电机由于其独特的双凸极结构,导致其具有比其它永磁电机更大的转矩脉动。本文根据气隙磁场调制原理,通过调整转子齿型来调整转子调制函数,削弱高频谐波分量,进而降低转矩脉动。提出了一种反向弧转子齿来抑制电磁转矩脉动和齿槽转矩,进而降低输出转矩脉动。对一种双凸极结构的强聚磁磁通切换电机进行反向弧转子齿设计,以调节转子调制函数。经过有限元仿真分析,反向弧转子结构可以有效地去除气隙中的高次谐波,降低电磁转矩脉动和齿槽转矩,使电机易于起动,降低了电机运行时的转矩脉动。

关键词：反向弧转子齿磁场调制齿槽转矩电磁转矩脉动磁通切换

基于变论域模糊控制策略的PMSM无传感器控制

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微电机 2024年第6期57卷 40-46页

作者：曹凤斌周士贵俞力豪罗晓东张可程曲阜师范大学工学院山东日照276827 日照东方电机有限公司山东日照276800

针对常规超螺旋滑模观测器(STSMO)在进行永磁同步电机转子位置和转速估算时因其滑模增益固定而存在的抖振问题以及鲁棒性差的问题,本文提出了一种基于变论域模糊控制的超螺旋滑模观测器来实现PMSM的无位置传感器控制。首先利用模糊控制S... 详细信息

针对常规超螺旋滑模观测器(STSMO)在进行永磁同步电机转子位置和转速估算时因其滑模增益固定而存在的抖振问题以及鲁棒性差的问题,本文提出了一种基于变论域模糊控制的超螺旋滑模观测器来实现PMSM的无位置传感器控制。首先利用模糊控制STSMO的滑模增益,使滑模增益能够根据设定的模糊规则进行自适应调整,削弱高频抖振,提高鲁棒性;其次,将变论域思想融入到模糊控制规则当中,从而使模糊控制器输入、输出论域能够实时的扩张或者收缩,进而提高观测器的观测精度并降低系统抖振。通过Matlab搭建仿真模型和半实物仿平台实验验证,基于变论域模糊控制的超螺旋滑模观测器可以有效抑制系统抖振,提高估计精度。

关键词：永磁同步电机超螺旋滑模观测器模糊控制变论域

基于混合粒子群优化算法的永磁同步电机参数辨识

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微特电机 2024年第6期52卷 55-61页

作者：李强周士贵曹凤斌俞力豪张顺杰张可程曲阜师范大学工学院日照276800 日照东方电机有限公司日照276800

永磁同步电机(PMSM)在实际应用中是一种强非线性系统,运行过程中由于温度和磁饱和等因素造成电机参数发生变化,进而影响PMSM控制效果。为了提高PMSM的控制性能,在对永磁同步电机无差拍电流预测控制系统深入分析的基础上,提出了一种基于... 详细信息

永磁同步电机(PMSM)在实际应用中是一种强非线性系统,运行过程中由于温度和磁饱和等因素造成电机参数发生变化,进而影响PMSM控制效果。为了提高PMSM的控制性能,在对永磁同步电机无差拍电流预测控制系统深入分析的基础上,提出了一种基于模型参考自适应(MRAS)和遗传粒子群(GAPSO)混合优化的在线参数辨识算法。该算法通过MRAS初步辨识PMSM的电气参数,其辨识结果为粒子群寻优提供方向;同时改进遗传算法中交叉变异机制,将初步辨识结果引入遗传粒子群算法中进一步优化。仿真实验结果表明,MRAS-GAPSO算法所有参数在迭代50次内实现了较高精度的辨识,且辨识相对误差均不超过1%,验证了算法在不同工况下的可行性,实现了参数的在线精确辨识。

关键词：永磁同步电机参数辨识无差拍电流预测模型参考自适应粒子群算法

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基于新型滑模观测器的PMSM无传感器控制

微特电机 2024年第3期52卷 28-32页

作者：罗晓东周士贵曹凤斌柴方博张可程曲阜师范大学工学院日照276800 日照东方电机有限公司日照276800

为解决传统滑模观测器因滑模增益固定而导致的抖振和估算误差较大等问题,提出了一种滑模增益可以自适应调节的新型滑模观测器。在传统滑模观测器的基础上,结合了幂次趋近率和指数趋近率的特点,设计了一种新趋近律,将滑模增益和模糊控制... 详细信息

为解决传统滑模观测器因滑模增益固定而导致的抖振和估算误差较大等问题,提出了一种滑模增益可以自适应调节的新型滑模观测器。在传统滑模观测器的基础上,结合了幂次趋近率和指数趋近率的特点,设计了一种新趋近律,将滑模增益和模糊控制相结合,根据实际运行情况动态调整滑模增益。采用饱和函数代替传统的符号函数来实现滑模的连续控制。在电流环控制中设计一种二阶滑模控制器来代替传统的PI控制器。对改进滑模观测器分别进行稳态和抗干扰仿真,并与传统滑模观测器进行对比。仿真结果表明,改进的滑模观测器在稳态性能和抗干扰性能上都优于传统的滑模观测器。

关键词：永磁同步电机新型滑模观测器模糊自适应控制饱和函数二阶滑模控制器

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采用双向流固耦合的柔性胸鳍水动力学分析

机械科学与技术 2024年

作者：范东安坤曹凤蓉刘磊孟江中北大学电气与控制工程学院中北大学机械工程学院

为了探究仿生鱼类机器人在游动时柔性胸鳍的水动力学性能，以鲈形目丽鱼科天使鱼胸鳍为仿生对象，胸鳍材料使用离子聚合物金属复合材料(IPMC)，使用双向流固耦合仿真方法，首先分析不同展弦比参数对其水动力学性能的影响；在此基础上，... 详细信息

为了探究仿生鱼类机器人在游动时柔性胸鳍的水动力学性能，以鲈形目丽鱼科天使鱼胸鳍为仿生对象，胸鳍材料使用离子聚合物金属复合材料(IPMC)，使用双向流固耦合仿真方法，首先分析不同展弦比参数对其水动力学性能的影响；在此基础上，研究了不同摆动幅值、摆动频率的影响。结果表明，适当加大展弦比后，水动力学性能略微降低，但大幅节省IPMC材料使用；适当增大摆动幅值和频率有利于提高胸鳍水动力学性能；后缘长度取9.24mm，胸鳍展弦比为4.77时，在4V、0.6Hz驱动信号下，仿生胸鳍综合推进性能最优。该研究工作为仿生驱动器的设计及驱动控制奠定了基础。

关键词：柔性胸鳍双向流固耦合 IPMC 水动力学性能

基于多尺度时空特征和软注意力机制的交通流预测方法

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计算机工程 2024年

作者：史昕曹凤腾纪艺马峻岩山东高速信息集团有限公司长安大学信息工程学院

交通流预测在规划交通系统、优化道路资源和缓解交通拥堵等方面具有重要意义。本文针对交通流预测中时间周期性特征提取不充分导致预测精度提升受限的问题，提出了一种基于多尺度时空特征和软注意力机制的交通流预测方法（MSTFSA）。该... 详细信息

交通流预测在规划交通系统、优化道路资源和缓解交通拥堵等方面具有重要意义。本文针对交通流预测中时间周期性特征提取不充分导致预测精度提升受限的问题，提出了一种基于多尺度时空特征和软注意力机制的交通流预测方法（MSTFSA）。该方法首先利用图交谈注意力网络（GTHAT）提取空间数据的非欧几里得结构特征，通过分配动态权重表征不同时间相邻道路交通流的影响程度；其次利用双向增强注意力门控循环单元结构（Bi-EAGRU）提取时间数据的连续性关联特征，增强每个时刻的时间特征与上下时刻的联系；然后基于软注意力机制融合周周期、日周期和近邻时间三个尺度下的相似交通流趋势，实现对时间周期性特征的充分提取，最后结合高速公路数据集PeMS04和PeMS08验证MSTFSA的预测精度。实验结果表明，MSTFSA的交通流预测精度表现出良好效果，与基线模型STSGCN和ASTGCN相比，其预测均方根误差（RMSE）分别降低7.15%和3.8%，平均绝对误差（MAE）分别降低7.79%和3.99%。由此可见，MSTFSA能较好的提取并融合交通数据的多时间尺度时空特征，在交通流预测精度提升方面表现出一定的优势。

关键词：交通流预测时空域联合图注意力网络软注意力机制双向门控循环单元

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稠油降黏/泡沫复合驱提高采收率

油田化学 2024年

作者：江建林秦冰曹凤仪乔富林中石化石油化工科学研究院有限公司

针对普通稠油注水开发效果差、化学降黏驱不能有效提高驱替过程中的波及效率的问题，以N， N-二甲基胺、3-氯-2-羟基-丙磺酸钠、烷基醇聚氧乙烯醚硫酸铵盐为原料，研制了具有降黏和起泡功能的复合驱油体系。研究了部分水解聚丙烯酰胺对... 详细信息

针对普通稠油注水开发效果差、化学降黏驱不能有效提高驱替过程中的波及效率的问题，以N， N-二甲基胺、3-氯-2-羟基-丙磺酸钠、烷基醇聚氧乙烯醚硫酸铵盐为原料，研制了具有降黏和起泡功能的复合驱油体系。研究了部分水解聚丙烯酰胺对稠油乳化降黏效果的影响，以及聚合物、油藏压力和稠油对驱油体系起泡能力与稳定性的影响；对比了聚合物/降黏复合驱、聚合物/降黏/泡沫复合驱提高稠油采收率的效果。结果表明，在质量分数为0.3%、温度30～80 ℃、油水体积比为7:3的条件下，复合驱油体系可使稠油黏度从1607 mPa·s降至35.0～60.3 mPa·s，降黏率达到96%以上；加入聚合物能提高复合驱油体系在更低浓度下的降黏能力。复合驱油体系具有良好的起泡性能。随着油藏压力增加、稠油含量提高，泡沫稳定性明显增强。在70 ℃下，压力由1 MPa升至13 MPa时，泡沫的半衰期由8 min提高至120 min。稠油稳定泡沫的作用明显。聚合物主要通过提高黏度、降低泡沫液膜的排液速度、增强膜的强度来提高稳定性。在物理模拟驱油实验中，聚合物/降黏复合驱体系可在水驱基础上提高稠油采收率10.05百分点。在注入聚合物/降黏复合驱油体系后再注入氮气，复合驱效果得到大幅提高。注入气体后生成的泡沫有效提高了驱替过程中的波及效率，聚合物/降黏/泡沫复合驱提高采收率达到22.0百分点。降黏/泡沫复合驱技术能实现降黏与剖面调整一体化，对水驱稠油提高采收率具有良好的应用前景。

关键词：稠油降黏泡沫部分水解聚丙烯酰胺采收率

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稠油降黏/泡沫复合驱提高稠油采收率

油田化学 2024年第2期41卷 273-279页

作者：江建林秦冰曹凤仪乔富林中石化石油化工科学研究院有限公司北京100083

针对普通稠油注水开发效果差、化学降黏驱不能有效提高驱替过程中的波及效率的问题,以N,N-二甲基胺、3-氯-2-羟基-丙磺酸钠、烷基醇聚氧乙烯醚硫酸铵盐为原料,研制了具有降黏和起泡功能的复合驱油体系。研究了部分水解聚丙烯酰胺对稠油... 详细信息

针对普通稠油注水开发效果差、化学降黏驱不能有效提高驱替过程中的波及效率的问题,以N,N-二甲基胺、3-氯-2-羟基-丙磺酸钠、烷基醇聚氧乙烯醚硫酸铵盐为原料,研制了具有降黏和起泡功能的复合驱油体系。研究了部分水解聚丙烯酰胺对稠油乳化降黏效果的影响,以及聚合物、油藏压力和稠油对驱油体系起泡能力与稳定性的影响;对比了聚合物/降黏复合驱、聚合物/降黏/泡沫复合驱提高稠油采收率的效果。结果表明,在质量分数为0.3%、温度30~80℃、油水体积比为7∶3的条件下,复合驱油体系可使稠油黏度从1607 mPa·s降至35.0~60.3mPa·s,降黏率达到96%以上;加入聚合物能提高复合驱油体系在更低浓度下的降黏能力。复合驱油体系具有良好的起泡性能。随着油藏压力增加、稠油含量提高,泡沫稳定性明显增强。在70℃下,压力由1MPa升至13MPa时,泡沫的半衰期由8min提高至120min。稠油稳定泡沫的作用明显。聚合物主要通过提高黏度、降低泡沫液膜的排液速度、增强膜的强度来提高稳定性。在物理模拟驱油实验中,聚合物/降黏复合驱体系可在水驱基础上提高稠油采收率10.05百分点。在注入聚合物/降黏复合驱油体系后再注入氮气,复合驱效果得到大幅提高。注入气体后生成的泡沫有效提高了驱替过程中的波及效率,聚合物/降黏/泡沫复合驱提高采收率达到22.0百分点。降黏/泡沫复合驱技术能实现降黏与剖面调整一体化,对水驱稠油提高采收率具有良好的应用前景。

关键词：稠油降黏泡沫部分水解聚丙烯酰胺采收率