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机电伺服系统力矩波动控制策略研究

机电伺服系统力矩波动控制策略研究

作者：符梦虎安徽大学

学位级别：硕士

机电伺服技术已被广泛应用于多个领域,包括仪表、飞行器和火力控制等。随着科技的发展,各领域对机电伺服系统性能的要求也越来越高。伺服系统在运行过程中通常会受到非线性扰动的影响,致使系统位置跟踪性能降低,这其中力矩波动的影响是... 详细信息

机电伺服技术已被广泛应用于多个领域,包括仪表、飞行器和火力控制等。随着科技的发展,各领域对机电伺服系统性能的要求也越来越高。伺服系统在运行过程中通常会受到非线性扰动的影响,致使系统位置跟踪性能降低,这其中力矩波动的影响是不可忽略的。本文以改善电机性能为目标,利用改进的直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)与自适应模糊PI算法相结合、深度确定性策略梯度算法(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)对电机控制性能进行以下两点研究。1)直接转矩控制具有控制方式简单、动态响应快等优点,同时也存在着转矩波动大的缺点。为了解决在直接转矩控制下永磁同步电机出现的转矩波动大、定子磁链和电流失真严重等问题,本文针对考虑摩擦和波动力矩干扰的伺服转台系统,提出了一种新的自适应参数估计方法和转矩抑制控制策略。首先将Stribeck摩擦模型和周期性波动转矩作为非线性函数引入到转台伺服系统的模型中。然后,利用自适应参数辨识算法,辨识非线性模型的未知参数。最后,提出了基于改进DTC和自适应模糊PI的双闭环控制策略。在电流环,用空间电压矢量脉宽调制(Space Voltage Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)代替传统DTC的开关表搜索模块,并引入谐波注入来降低谐波电流;在速度环,引入了一种自适应模糊控制策略减少系统的波动,并对PI调节器引入模糊规则在线整定参数,从而得到合适的空间电压矢量,进一步改善电机性能。仿真结果表明,所提出的控制策略降低了系统的超调,加快了响应速度。最后,根据伺服转台跟踪实验结果,验证了系统的跟踪精度有所提高。2)机电伺服系统作为一个复杂的非线性系统,存在各种非线性扰动因素耦合作用,从而影响电机性能。本文将深度强化学习中的DDPG算法应用于伺服电机稳定性控制,以提高伺服系统的抗干扰能力及动态性能。利用算法的无模型和泛化预测优势,搭建以整个电机控制系统为“环境”的模型,并将电机的速度曲线设置为状态,以电机控制效果为“奖励”评价标准。仿真结果表明,相较于自适应模糊算法,采用DDPG算法可以使得系统超调由5%降低到0.06%,改善了电机的性能,验证了算法的有效性。

关键词：机电伺服系统 DTC SVPWM 自适应 DDPG

基于高频方波注入的永磁同步电机转矩脉动抑制策略

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科学技术与工程 2023年第18期23卷 7779-7786页

作者：宋金星张倩叶超王群京符梦虎杨衡安徽大学电气工程及自动化学院合肥230601 高节能电机及控制技术国家地方联合实验室(安徽大学) 合肥230601 中国电子科技集团第三十八研究所合肥230601 教育部电能质量工程研究中心(安徽大学) 合肥230601

传统的高频方波注入法,利用转子的饱和凸极效应,可提升转速控制精度,但该方法也导致电流中含有大量的谐波而产生畸变,对电机的转矩脉动产生负面影响。在传统高频方波注入法的基础上,通过谐波电流抑制算法,利用坐标变换及低通滤波器采集... 详细信息

传统的高频方波注入法,利用转子的饱和凸极效应,可提升转速控制精度,但该方法也导致电流中含有大量的谐波而产生畸变,对电机的转矩脉动产生负面影响。在传统高频方波注入法的基础上,通过谐波电流抑制算法,利用坐标变换及低通滤波器采集出5、7次电流谐波分量,将采集的数据经过谐波电压补偿。提出了一种谐波抑制高频注入的方法。该方法消除电机工作中电流谐波分量,达到抑制转矩脉动的目的。仿真和实验结果表明了该算法可以有效地抑制定子电流的畸变,降低转矩脉动,且具有较高的灵活性。

关键词：永磁同步电机谐波电压补偿谐波电流抑制转矩脉动

基于ADRC的四臂桥驱动伺服系统死区效应补偿

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组合机床与自动化加工技术 2023年第7期 114-118页

作者：刘超辉张倩王群京符梦虎杨衡陈帝江安徽大学电气工程与自动化学院合肥230601 安徽大学高节能电机及控制技术国家地方联合实验室合肥230601 安徽大学教育部电能质量工程研究中心合肥230601 中国电子科技集团第三十八研究所合肥230601

为了降低死区效应对伺服电机驱动系统的影响,对驱动电路进行设计、分析的基础上,引入自抗扰控制并串联内模状态观测器加以优化,对产生的死区进行补偿。首先,提出了一种四臂桥变换器驱动电路拓扑结构,分析了臂桥产生的死区电压规律。提... 详细信息

为了降低死区效应对伺服电机驱动系统的影响,对驱动电路进行设计、分析的基础上,引入自抗扰控制并串联内模状态观测器加以优化,对产生的死区进行补偿。首先,提出了一种四臂桥变换器驱动电路拓扑结构,分析了臂桥产生的死区电压规律。提出齿隙死区模型,分析齿隙死区对系统的影响;其次,将扩张状态观测器与内含内模原理的观测器串联,设计出可降阶的新型死区补偿控制器;最后,将改进的自抗扰控制策略应用于四臂桥驱动伺服电机齿隙死区模型,改善系统性能。结果表明,引入改进自抗扰控制器后,死区效应对伺服系统的影响降低了约40%,系统抗干扰能力增强,补偿效果稳定。

关键词：四臂桥变换器自抗扰控制驱动电路死区效应

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基于汉字拆分嵌入和二部图的残损碑文识别

电子与信息学报 2024年第2期46卷 564-573页

作者：蔺广逢吴娜贺梦兰张二虎孙强西安理工大学印刷包装与数字媒体学院西安710048 西安理工大学自动化与信息工程学院西安710048

古籍碑刻承载着丰富的历史文化信息,但是由于自然风化浸蚀和人为破坏使得碑石上的文字信息残缺不全。古碑文语义信息多样化且样例不足,使得学习行文语义补全识别残损文字变得十分困难。该文试图从字形空间语义建模解决补全残损汉字进行... 详细信息

古籍碑刻承载着丰富的历史文化信息,但是由于自然风化浸蚀和人为破坏使得碑石上的文字信息残缺不全。古碑文语义信息多样化且样例不足,使得学习行文语义补全识别残损文字变得十分困难。该文试图从字形空间语义建模解决补全残损汉字进行识别理解这一挑战性任务。该文在层级拆分嵌入(HDE)编码方法的基础上使用动态图修补嵌入(DynamicGrape),对待识别汉字的图像进行特征映射并判别是否残损。如未残损直接转化为层级拆分编码,输入二部图推理字节点到部件节点的边权重,比对字库编码识别理解;如残损需要在字库里检索可能字和部件,对汉字编码的特征维度进行选择,输入二部图推理预测可能的汉字结果。在自建的数据集以及中文自然文本(CTW)数据集中进行验证,结果表明二部图网络可以有效迁移和推理出残损文字字形信息,该文方法可以有效对残损汉字进行识别理解,为残损结构信息处理开拓出了新的思路和途径。

关键词：残损碑文碑文预测碑文识别残损文字识别二部图神经网络

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建筑结构工程质量检测中无损检测技术的应用

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2024年第10期 0174-0177页

作者：符吉虎海南中南标质量科学研究院海南海口570100

在现代建筑行业中,随着城市化进程的加速和建筑技术的不断进步,建筑结构的安全性和耐久性成为了社会关注的焦点。建筑结构工程质量不仅会直接关系到建筑物的使用寿命和人民生命财产的安全,还影响着整个社会的经济发展与和谐稳定,因此,... 详细信息

在现代建筑行业中,随着城市化进程的加速和建筑技术的不断进步,建筑结构的安全性和耐久性成为了社会关注的焦点。建筑结构工程质量不仅会直接关系到建筑物的使用寿命和人民生命财产的安全,还影响着整个社会的经济发展与和谐稳定,因此,如何高效、准确地检测建筑结构的质量,成为了工程检测领域亟待解决的重要问题,在此之间,无损检测技术作为一种新兴的检测手段,以其非破坏性、高效性和精确性在建筑结构工程质量检测中展现出独特的优势更为全面得应对了建筑行业的快速发展和对结构安全性的高要求,期望通过本文的研究与阐述,能够为无损检测技术应用于建筑结构工程质量检测带来有效可靠的理论参考。

关键词：建筑结构工程质量检测技术无损检测应用

基于SVPWM的PMSM模糊PI-DTC控制研究

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传感器与微系统 2023年第9期42卷 68-71,76页

作者：符梦虎张倩王群京吴旭杨衡安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601 高节能电机及控制技术国家地方联合实验室(安徽大学) 安徽合肥230601 教育部电能质量工程研究中心(安徽大学) 安徽合肥230601

为了解决在直接转矩控制(DTC)下永磁同步电机(PMSM)出现的转矩波动大、定子磁链和电流失真严重等问题,提出基于空间电压矢量控制的改进型PMSM模糊PI-DTC控制方法。用电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)代替传统DTC的开关表搜索模块,并对PI调... 详细信息

为了解决在直接转矩控制(DTC)下永磁同步电机(PMSM)出现的转矩波动大、定子磁链和电流失真严重等问题,提出基于空间电压矢量控制的改进型PMSM模糊PI-DTC控制方法。用电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)代替传统DTC的开关表搜索模块,并对PI调节器引入模糊规则在线整定参数,从而得到合适的空间电压矢量,进一步改善电机性能。仿真结果表明:基于SVPWM的PMSM模糊PI-DTC控制技术使得电机启动转矩增大到28.97 N·m,电机启动速度更快,上升时刻缩短,转速跟踪的超调量减为0.51%,极大地提高了跟踪精度,并能显著改善电流畸变和抑制转矩脉动。

关键词：直接转矩控制模糊PI控制电压空间矢量脉宽调制

典型铅锌矿区周边土壤-稻米重金属污染特征及健康风险评价

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地球与环境 2024年第1期52卷 112-121页

作者：符露秦俊虎贾亚琪高庚申贵州工业职业技术学院贵阳550003 贵州省环境科学研究设计院贵阳550081

为了掌握黔西北典型铅锌矿区周边稻田土壤重金属污染状况,分别采集98个土壤样品和稻米样品,运用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和潜在生态危害指数法对研究区稻田土壤中八种重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Hg、As)进行污染特... 详细信息

为了掌握黔西北典型铅锌矿区周边稻田土壤重金属污染状况,分别采集98个土壤样品和稻米样品,运用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和潜在生态危害指数法对研究区稻田土壤中八种重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Hg、As)进行污染特征分析和风险评价,并采用健康风险评估模型对研究区稻米进行健康风险评价。结果表明:研究区稻田土壤受到重金属不同程度污染,整体处于中度污染水平(P_(N)=2.61),但Cu为重度污染(P_(Cu)=3.13);土壤生态风险总体处于中等水平(RI=279),最主要生态风险因子为Hg,其生态风险危害程度为很强(E_(Hg)=179);研究区稻米中重金属平均含量未超标,但有部分点位样品重金属含量超标;食用研究区种植的稻米不会对成人和儿童引起单一重金属健康风险,但长期食用,多种重金属复合污染会对成人和儿童健康产生负面影响(THQ_(成人)=2.41,THQ_(儿童)=2.48)。

关键词：铅锌矿区土壤稻米重金属污染生态风险健康风险

基于铁蛋白纳米笼构建传感元件及其在食品检测中的研究进展

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食品与发酵工业 2024年第3期50卷 328-335页

作者：韩雪儿谢江虎梦吉马良郭婷张宇昊尚永彪陈海西南大学食品科学学院重庆400715 川渝共建特色食品重庆市重点实验室重庆400715 发光分析和分子传感教育部重点实验室重庆400715

铁蛋白(ferritin)是由24个亚基自组装而成的中空笼形结构蛋白,具有良好的水溶性、稳定性、生物相容性和可逆自组装特性。在生物体内,铁蛋白在铁的吸收、转运、氧化和贮存中扮演重要角色,具有调节体内铁代谢平衡的功能。近年来,由于铁蛋... 详细信息

铁蛋白(ferritin)是由24个亚基自组装而成的中空笼形结构蛋白,具有良好的水溶性、稳定性、生物相容性和可逆自组装特性。在生物体内,铁蛋白在铁的吸收、转运、氧化和贮存中扮演重要角色,具有调节体内铁代谢平衡的功能。近年来,由于铁蛋白具有纳米尺度的笼形结构,而且容易通过化学和生物等方法进行结构改造和修饰,使得其被广泛用于检测传感元件的构建。该文对铁蛋白分子的结构与功能进行简要介绍,总结了铁蛋白在构建检测传感元件中的2种基本策略,并重点回顾了基于铁蛋白传感元件在食品真菌毒素、重金属离子、病毒、过氧化氢等有毒有害物质检测中的研究进展,以期为铁蛋白在食品检测领域的应用提供研究思路。

关键词：铁蛋白传感元件策略食品安全检测

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一道弹性碰撞问题引发的思考

教学考试 2024年第24期 8-10页

作者：周耀虎轩阳梦合肥一六八中学

高三二轮复习中遇到一道联考题,其中涉及一个弹性碰撞的问题,答案认为该情境中系统动量守恒,学生并不觉得有什么错误的地方,但经过一番思考讨论,笔者认为系统动量并不守恒且机械能守恒。本文结合典例针对此问题进行深度剖析。

关键词：弹性碰撞机械能守恒深度剖析高三二轮复习系统动量思考讨论情境