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弹箭与制导学报 2021年第6期41卷 106-111页

作者：马景彭志凌杨煜夏禹王英中北大学机电工程学院太原030051

针对水下航行器实航时海况复杂,恶劣的环境会对推进系统造成不利影响,降低系统中机械式位置传感器的精度甚至损坏等问题,研究了一种基于无位置传感器的复合式检测方法,在速度转换模块作用下,由高频脉振电压信号注入法平稳转换为模型参... 详细信息

针对水下航行器实航时海况复杂,恶劣的环境会对推进系统造成不利影响,降低系统中机械式位置传感器的精度甚至损坏等问题,研究了一种基于无位置传感器的复合式检测方法,在速度转换模块作用下,由高频脉振电压信号注入法平稳转换为模型参考自适应法(MRAS),并将复合式方法与单一的控制方法作比较。仿真结果表明:该复合式无位置传感器控制方法能实现推进系统永磁同步电机(PMSM)的低、中、高全速运行,提高了系统的稳定性和可靠性。

关键词：水下航行器永磁同步电机高频脉振电压信号注入模型参考自适应复合式控制

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基于无速度传感器的水下机器人永磁同步电机控制策略研究

基于无速度传感器的水下机器人永磁同步电机控制策略研究

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作者：阎鹏宇江苏科技大学

学位级别：硕士

目前,在水下机器人中所使用的永磁同步电机大多采用传统的机械式传感器检测转子位置,但是安装传统的机械传感器后有以下几个缺点:一是会增加电动机转动轴的转动惯量;二是转子的机械性能会降低;三是会使电动机的尺寸和体积增大,不适合空... 详细信息

目前,在水下机器人中所使用的永磁同步电机大多采用传统的机械式传感器检测转子位置,但是安装传统的机械传感器后有以下几个缺点:一是会增加电动机转动轴的转动惯量;二是转子的机械性能会降低;三是会使电动机的尺寸和体积增大,不适合空间本就有限的水下机器人安装;四是会增加外围的线路连接,使得系统不稳定和易受干扰,特别是水下机器人PMSM处于的高盐度、高湿度作业环境下,这些都会影响到机械传感器的性能。基于此,本文对水下机器人永磁同步电机零低速、中高速以及全速范围条件下的无速度传感器进行重点研究。针对水下机器人用PMSM处于零低速段时,存在的转子位置角检测较难的现象,对高频脉振电压信号注入法的无速度传感器控制进行了研究,并且通过仿真实验对该方法的控制效果进行了验证。同时,对该方法的滤波环节进行了改进,并对改进后的高频脉振电压信号注入法进行了仿真实验,仿真结果显示,改进后的方法提升了系统的响应速度。最后将螺旋桨负载模块加入到系统中进行仿真研究。针对水下机器人用PMSM处于中高速段时,扩展卡尔曼滤波法需要庞大的计算量,模型参考自适应法需要精确的电机参数的问题,对滑模观测器法的无速度传感器控制进行了研究,并且通过仿真实验对该方法的控制效果进行了验证。由于存在转速波动大的问题,将系统中的PI速度控制器用滑模速度控制器来取代。仿真结果显示,基于滑模速度控制器的滑模观测器法降低了转速波动频率。最后将螺旋桨负载模块加入到系统中进行仿真研究。针对水下机器人用PMSM在全速范围内运行时,不能够单纯的使用一种控制方法的问题,将高频脉振电压信号注入法和滑模观测器法两者结合。对两种方法切换时存在的波动问题,针对性的研究了复合加权控制策略,并通过仿真实验对该策略的控制效果进行了验证。

关键词：水下机器人无速度传感器控制高频脉振电压信号注入滑模观测器复合加权控制

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