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电励磁磁通切换直线磁悬浮电动机的电磁力分析

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电机与控制应用 2024年第4期51卷 110-118页

作者：张欣悦蓝益鹏沈阳工业大学电气工程学院辽宁沈阳110870

以用于轨道交通牵引系统的电励磁磁通切换直线磁悬浮同步电动机(EEFSLMSM)为研究对象。首先分析了EEFSLMSM的结构,并对该电机的运行原理及其电磁推力与悬浮力产生的原理进行了研究。其次,建立了EEFSLMSM的数学模型,推导了该电机的电压... 详细信息

以用于轨道交通牵引系统的电励磁磁通切换直线磁悬浮同步电动机(EEFSLMSM)为研究对象。首先分析了EEFSLMSM的结构,并对该电机的运行原理及其电磁推力与悬浮力产生的原理进行了研究。其次,建立了EEFSLMSM的数学模型,推导了该电机的电压、磁链方程以及电磁推力、悬浮力的数学表达式。然后,通过Ansys Maxwell分析了EEFSLMSM的磁场分布和空载反电动势波形,并对电机的调磁能力进行了研究。最后,通过Ansys有限元计算分析,得出了电磁推力、悬浮力和电枢电流以及励磁电流之间的关系。研究结果验证了EEFSLMSM运行的可行性,为牵引及悬浮一体化的设计提供了理论参考。

关键词：电励磁磁通切换直线磁悬浮电动机有限元

直线同步电动机磁悬浮系统的模糊分数阶滑模控制

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电机与控制学报 2022年第3期26卷 94-100页

作者：雷城蓝益鹏孙云鹏沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870

针对直线磁悬浮同步电动机(LMLSM)悬浮系统的控制性能问题,提出一种模糊分数阶滑模控制方法。根据LMLSM的悬浮系统的电压方程、磁链方程以及运动方程,推导出磁悬浮力方程和系统的状态方程;构造积分型滑模面,保证系统的全局鲁棒性,引入... 详细信息

针对直线磁悬浮同步电动机(LMLSM)悬浮系统的控制性能问题,提出一种模糊分数阶滑模控制方法。根据LMLSM的悬浮系统的电压方程、磁链方程以及运动方程,推导出磁悬浮力方程和系统的状态方程;构造积分型滑模面,保证系统的全局鲁棒性,引入误差的低次项,使状态变量在有限时间内收敛到零;为了削弱引入积分带来的抖振加剧,采用模糊推理来估计切换增益;引入分数阶系统构造了新型的分数阶积分型滑模面和趋近率,与整数阶相比,有着更高的稳定性和削弱系统抖振的效果;最后通过仿真分析表明,该控制策略与PI、积分型滑模、积分型模糊滑模相比,空载启动的调节时间减少了37.5%,突加负载时动态降落减少了88.9%,恢复时间减小了50%,具有稳态误差小,调节时间和恢复时间短,抗扰性较强以及减小抖振的优点。

关键词：直线同步电动机磁悬浮系统分数阶系统分数阶滑模控制模糊控制模糊推理

基于SESO的可控励磁直线同步电动机电流预测控制的研究

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制造技术与机床 2023年第10期 169-176页

作者：李尚蓝益鹏沈阳工业大学电气工程学院辽宁沈阳110870

对可控励磁直线同步电动机(CELSM)提出基于切换型扩张状态观测器(SESO)的电流预测控制策略。根据可控励磁直线同步电动机工作原理建立数学模型,设计无差拍预测电流控制器(DPCC),并采用扩张状态观测器对总扰动进行观测和补偿。将线性扩... 详细信息

对可控励磁直线同步电动机(CELSM)提出基于切换型扩张状态观测器(SESO)的电流预测控制策略。根据可控励磁直线同步电动机工作原理建立数学模型,设计无差拍预测电流控制器(DPCC),并采用扩张状态观测器对总扰动进行观测和补偿。将线性扩张状态观测器(LESO)和非线性扩张状态观测器(NLESO)通过设计合适的切换规则结合为SESO,综合线性与非线性控制策略的优点,在保留LESO收敛速度同时提高观测精度和鲁棒性。最后,采用SIMULINK进行仿真研究,将SESO-DPCC与LESO-DPCC控制策略进行对比。研究结果表明,SESO-DPCC控制策略能使可控励磁直线同步电动机输出的电流和转矩更稳定并具有更好的参数鲁棒性。

关键词：无差拍预测电流控制可控励磁直线同步电动机 ESO 扰动观测扰动补偿

运动平台磁悬浮直线同步电动机驱动系统RBF-PID自学习控制的研究

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制造技术与机床 2022年第6期 113-118页

作者：彭敬淇蓝益鹏沈阳工业大学电气工程学院辽宁沈阳110870

针对运动平台磁悬浮直线同步电动机驱动系统存在的非线性、耦合性以及外部扰动的不确定性问题,提出一种RBF神经网络PID自学习控制器。首先对磁悬浮直线同步电动机的结构及其运行机理进行详细介绍;并建立磁悬浮直线同步电动机的数学模型... 详细信息

针对运动平台磁悬浮直线同步电动机驱动系统存在的非线性、耦合性以及外部扰动的不确定性问题,提出一种RBF神经网络PID自学习控制器。首先对磁悬浮直线同步电动机的结构及其运行机理进行详细介绍;并建立磁悬浮直线同步电动机的数学模型,推导出电压方程、磁链方程、水平推力方程以及水平运动方程的表达式;设计一种基于RBF神经网络的PID自学习控制器,RBF神经网络中一般采取梯度法对参数w、b、c进行整定,为能有效地缩短网络的学习时间,并减小系统的振荡,论文在RBF神经网络中引入动量因子项,通过MATLAB对控制系统进行仿真,验证RBF-PID自学习算法较PI控制器有更好的稳定性和抗扰动性。

关键词：运动平台直线电动机磁悬浮系统 RBF网络动量因子项

可控励磁直线同步电动机的自适应神经模糊控制的研究

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制造技术与机床 2022年第10期 146-151页

作者：王瑛杰蓝益鹏沈阳工业大学电气工程学院辽宁沈阳110870

由于可控励磁直线同步电动机(controllable excitation linear synchronous motor,CELSM)运行中存在不确定性扰动的问题,设计了一种基于自适应神经模糊推理(adaptive neuro-fuzzy inference system,ANFIS)的控制系统。根据CELSM的特定结构和运行原理,推导电压方程、电磁推力方程以及运动方程的数学模型;由于CELSM的数学模型具有扰动的不确定性,采用模糊控制有很强的针对性,而传统模糊控制隶属度函数和控制规则难以自动调整,自适应神经模糊控制器能够根据所选误差函数利用样本集采用混合学习算法训练模糊推理系统(fuzzy inference system,FIS),在线调整隶属度函数参数,以及实现模糊规则的自动获取;利用MATLAB软件建模仿真,与RBF神经网络控制、PI控制对比,结果表明ANFIS控制稳定性好,精度高,系统响应速度快,抗干扰能力强且具有很强的自适应性。

关键词：直线同步电动机模糊控制自适应神经模糊推理磁悬浮系统

电励磁直线同步电动机磁悬浮系统H_(∞)鲁棒控制的研究

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制造技术与机床 2022年第1期 71-76页

作者：蓝益鹏张明慧沈阳工业大学电气工程学院辽宁沈阳110870

为解决电励磁直线同步电动机磁悬浮系统状态变量之间的非线性和不确定性扰动问题,提出一种磁悬浮系统H_(∞)鲁棒控制方法。由电励磁直线同步电动机磁悬浮系统的运行机理,建立电励磁直线同步电动机悬浮系统的悬浮力方程和运动方程,推导... 详细信息

为解决电励磁直线同步电动机磁悬浮系统状态变量之间的非线性和不确定性扰动问题,提出一种磁悬浮系统H_(∞)鲁棒控制方法。由电励磁直线同步电动机磁悬浮系统的运行机理,建立电励磁直线同步电动机悬浮系统的悬浮力方程和运动方程,推导悬浮系统的状态空间模型,针对状态空间模型的非线性,在平衡工作点处对其进行线性化,将系统对扰动的抑制问题归结为H_(∞)鲁棒控制器的设计,通过解Riccati不等式的正定解,得到悬浮系统的H_(∞)鲁棒控制器。最后,采用MATLAB/Simulink软件进行仿真研究,通过与PI控制比较,结果证明H_(∞)鲁棒控制方法可使电励磁直线同步电动机具有良好的抑制扰动的能力。

关键词：电励磁直线同步电动机磁悬浮系统平衡点线性化 H_(∞)鲁棒控制 Riccati不等式

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一种新型复合滑模趋近律设计与分析

控制与决策 2023年第2期38卷 435-440页

作者：雷城蓝益鹏徐泽来孙云鹏石晓磊沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870

针对传统幂次趋近律存在的抖振以及全局收敛缓慢的问题,提出一种新型复合滑模趋近律,该趋近律通过引入正切函数以及对传统幂次趋近律的改进,实现趋近律的快速收敛和无抖振特性.首先,引入正切函数,在初始状态已知的情况下使系统更快地收... 详细信息

针对传统幂次趋近律存在的抖振以及全局收敛缓慢的问题,提出一种新型复合滑模趋近律,该趋近律通过引入正切函数以及对传统幂次趋近律的改进,实现趋近律的快速收敛和无抖振特性.首先,引入正切函数,在初始状态已知的情况下使系统更快地收敛;其次,通过设计的趋近律改进传统幂次趋近律中含符号函数乘积项容易引起的抖振;然后,理论证明新型复合趋近律能够快速收敛且无抖振,并推导出趋近速率及稳态误差界;最后,以直线磁悬浮同步电动机磁悬浮系统为例,与双幂次趋近律和多幂次趋近律仿真对比,进一步验证新型复合趋近律能够明显缩短系统的动态过程并消除抖振,且存在模型不确定性及外加干扰作用下,系统仍能迅速地收敛到平衡点附近的领域内.

关键词：正切函数新型复合趋近律滑模控制稳态误差界直线磁悬浮同步电动机变幂次趋近律

直线同步电动机磁悬浮系统的自适应模糊滑模控制

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控制与决策 2021年第3期36卷 693-698页

作者：蓝益鹏李洁沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870

提出一种自适应模糊滑模控制方法用以提高可控励磁直线同步电动机(controllable excitation linear synchronous motor, CELSM)磁悬浮控制系统的性能.根据CELSM的特定结构和运行机理,建立CELSM磁悬浮系统的数学模型,包括励磁回路的电压... 详细信息

提出一种自适应模糊滑模控制方法用以提高可控励磁直线同步电动机(controllable excitation linear synchronous motor, CELSM)磁悬浮控制系统的性能.根据CELSM的特定结构和运行机理,建立CELSM磁悬浮系统的数学模型,包括励磁回路的电压方程、磁悬浮力方程和运动方程;设计积分滑模面和分段趋近律,系统状态轨迹可以根据距滑模面的距离自动切换趋近速度,以很小的斜率穿越滑模面,减小系统的抖振,推导出相应的滑模控制器;为了克服不确定性扰动对系统的影响,设计自适应律使自适应模糊系统对不确定性扰动进行实时估计,用该估计值进行前馈补偿控制,减小控制律中的切换增益和系统的抖振,进一步推导出自适应模糊滑模控制器;用Matlab对控制系统进行仿真,仿真结果表明,采用自适应模糊滑模控制的CELSM磁悬浮系统的性能得到改善.

关键词：可控励磁直线同步电动机磁悬浮系统自适应律模糊系统自适应模糊滑模控制

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双位置驱动直线伺服电机三重动态同步控制

电工技术学报 2003年第1期18卷 39-42页

作者：郭庆鼎蓝益鹏沈阳工业大学电气工程学院 110023

对双位置驱动直线伺服电机提出了一种新的动态同步控制方法。通过设计H∞ 鲁棒控制器 ,对加速度和速度同时进行状态反馈控制 ,使其在不平衡负载或不确定性扰动作用下快速恢复到同步状态 ,从而实现双位置驱动直线伺服系统加速度、速度和... 详细信息

对双位置驱动直线伺服电机提出了一种新的动态同步控制方法。通过设计H∞ 鲁棒控制器 ,对加速度和速度同时进行状态反馈控制 ,使其在不平衡负载或不确定性扰动作用下快速恢复到同步状态 ,从而实现双位置驱动直线伺服系统加速度、速度和位置三重动态同步。驱动元件采用两套参数相同的直线永磁同步伺服电机。仿真实验结果表明该方案鲁棒性强、动态同步误差小。

关键词：双位置驱动直线伺服电机三重动态同步控制 H∞鲁棒控制器仿真