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基于自适应干扰观测器的永磁球形电机连续非奇异终端滑模控制

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电机与控制学报 2022年第8期26卷 66-78页

作者：王群京刘中阳李国丽文彦安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601 安徽大学高节能电机及其控制技术国家地方联合实验室安徽合肥230601 安徽大学工业节电与用电安全安徽省重点实验室安徽合肥230601 安徽大学工业节电与电能质量控制安徽省级协同创新中心安徽合肥230601 安徽大学互联网学院安徽合肥230601

针对新型永磁球形电机的轨迹跟踪问题,提出一种基于自适应干扰观测器的连续非奇异终端滑模控制策略。首先,通过拉格朗日第二方程构建了永磁球形电机在复合干扰下的动力学模型,根据线性叠加原理建立了永磁球形电机完整的转矩模型。然后,... 详细信息

针对新型永磁球形电机的轨迹跟踪问题,提出一种基于自适应干扰观测器的连续非奇异终端滑模控制策略。首先,通过拉格朗日第二方程构建了永磁球形电机在复合干扰下的动力学模型,根据线性叠加原理建立了永磁球形电机完整的转矩模型。然后,为降低复合干扰对永磁球形电机跟踪控制的影响,提出改进的自适应干扰观测器,估计永磁球形电机的外部扰动、摩擦力矩、动力学模型误差和转矩模型误差等在内的未知复合干扰。此外,基于永磁球形电机的名义动力学模型,提出连续非奇异终端滑模控制算法。最后,通过Lyapunov方法证明了该闭环控制系统的稳定性,分析了跟踪误差的收敛性。通过仿真对比和实验结果验证了所提出控制策略的有效性和精确性。

关键词：永磁球形电机动力学模型转矩模型自适应干扰观测器连续非奇异终端滑模轨迹跟踪

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永磁球形电机Stribeck摩擦模型参数辨识

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电机与控制学报 2022年第4期26卷 121-130页

作者：李国丽李浩霖王群京琚斌文彦安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601 安徽大学高节能电机及控制技术国家地方联合实验室安徽合肥230601 安徽大学工业节电与用电安全安徽省重点实验室安徽合肥230601 安徽大学工业节电与电能质量控制安徽省级协同创新中心安徽合肥230601 安徽大学互联网学院安徽合肥230601

随速度变化的摩擦转矩使永磁式球形电机在跟踪控制过程中出现爬坡或抖动现象,影响跟踪控制精度且难以检测。结合Stribeck摩擦转矩模型提出一种基于粒子群算法(PSO)的参数辨识方法,建立起精简、准确的电机摩擦转矩模型。在电机动力学微... 详细信息

随速度变化的摩擦转矩使永磁式球形电机在跟踪控制过程中出现爬坡或抖动现象,影响跟踪控制精度且难以检测。结合Stribeck摩擦转矩模型提出一种基于粒子群算法(PSO)的参数辨识方法,建立起精简、准确的电机摩擦转矩模型。在电机动力学微分方程基础上加入摩擦转矩项,通过恒速摩擦转矩检测实验得到转速-摩擦转矩间的稳态对应关系;采用PSO算法对转速-摩擦转矩序列进行参数辨识,得到Stribeck摩擦转矩模型;再通过实验对辨识得到的摩擦转矩模型进行验证。研究结果表明,参数辨识得到的摩擦转矩模型与实验数据相比,误差控制在2.5%以内,可以证明所提出参数辨识方法的有效性。

关键词：永磁式球形电机 Stribeck摩擦转矩模型恒速摩擦转矩检测粒子群算法参数辨识

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前后轴双电机电动汽车转矩分配优化策略

电机与控制学报 2020年第3期24卷 62-70,78页

作者：漆星王群京陈龙操进张倩李国丽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工程实验室合肥230601 安徽大学教育部电能质量工程研究中心合肥230601 安徽大学安徽省工业节电与用电安全实验室合肥230601 安徽大学工业节电与电能质量控制协同创新中心合肥230601

针对前后轴双电机电动汽车的效率提升问题,在对前后轴双电机方案效率特性研究的基础上,设计了基于电机效率最优和基于电池效率最优的前后轮双电机转矩分配方法。研究发现这两种效率最优的方法在转矩分配上存在冲突现象,因此,采用一种多... 详细信息

针对前后轴双电机电动汽车的效率提升问题,在对前后轴双电机方案效率特性研究的基础上,设计了基于电机效率最优和基于电池效率最优的前后轮双电机转矩分配方法。研究发现这两种效率最优的方法在转矩分配上存在冲突现象,因此,采用一种多目标粒子群优化算法求得同时兼顾电机效率和电池效率的最优策略,从而避免两种策略同时工作时出现的竞争现象。仿真和实验结果表明,采用多目标粒子群优化算法的前后轴双电机转矩分配方案可以提高电动汽车的系统效率和续航里程。整车动力学分析表明,采用多目标粒子群优化算法的前后轴双电机转矩分配方案不会对整车的稳定性和平顺性产生影响。

关键词：分布式驱动前后轴双电机效率最优转矩分配多目标粒子群算法

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风电系统网侧变换器并联方案与控制策略研究

电力电子技术 2014年第10期48卷 50-53页

作者：丁石川李国丽胡存刚储凯安徽省工业节电与用电安全实验室安徽大学安徽合肥230601 东南大学盐城新能源汽车研究院江苏盐城224007

面向并联的网侧变换器设计了交错式PWM方案,并基于此提出了系统在各种电网情况下的控制策略。该方案的关键是根据具体的网侧变换器为其PWM载波设计恰当的相位差。这样可显著削减因为变换器器件开关引起的电网电流谐波。该方案的另一个... 详细信息

面向并联的网侧变换器设计了交错式PWM方案,并基于此提出了系统在各种电网情况下的控制策略。该方案的关键是根据具体的网侧变换器为其PWM载波设计恰当的相位差。这样可显著削减因为变换器器件开关引起的电网电流谐波。该方案的另一个价值在于,在不同电网电压条件下,甚至短暂的电网故障情形下,通过对电网电压和电流的负序分量进行检测和控制。所设计的广义电网同步和电流控制器的方案可有效工作。对提出的调制策略和控制方法进行了仿真和实验,结果验证了方案正确可行。

关键词：网侧变换器并联控制策略

基于VMD-CNN的小电流接地系统故障电弧检测方法研究

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电力系统保护与控制 2021年第23期49卷 18-25页

作者：崔朴奕李国丽张倩范明豪张运勇安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601 教育部电能质量工程研究中心(安徽大学) 安徽合肥230601 工业节电与用电安全安徽省重点实验室(安徽大学) 安徽合肥230601 工业节电与电能质量控制安徽省级协同创新中心(安徽大学) 安徽合肥230601 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院安徽合肥230601 安徽北斗易通信息技术有限公司安徽合肥230088

构建准确且符合特定场景的电弧模型,研究电弧小电流接地的电流信号特征,并基于可量测电气量信号进行处理,对于及时可靠辨识故障电弧具有重要意义。提出一种小电流接地系统故障电弧的检测方法,通过建立故障电弧模型,基于变分模态分解算法... 详细信息

构建准确且符合特定场景的电弧模型,研究电弧小电流接地的电流信号特征,并基于可量测电气量信号进行处理,对于及时可靠辨识故障电弧具有重要意义。提出一种小电流接地系统故障电弧的检测方法,通过建立故障电弧模型,基于变分模态分解算法(Variational Mode Decomposition,VMD)和卷积神经网络算法(Convolution Neural Network,CNN)对故障电弧进行准确辨识。首先,采用改进“控制论”电弧模型,基于PSCAD软件平台搭建了典型10 kV配电网仿真模型和接地“控制论”电弧模型。其次,采用变分模态分解算法对故障情况下的电气信号进行处理,得到4组电流信号的固有模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF)。然后,提取包含信号基频成分的第一组IMF(IMF1)作为卷积神经网络(CNN)的输入。最后,应用CNN对IMF1进行特征识别,正确辨识正常与电弧故障情境。实验与仿真结果显示,通过利用VMD-CNN识别方法,提高了对原始电流信号识别准确度,能准确检测出故障电弧。

关键词：电弧模型变分模态分解深度卷积神经网络故障诊断

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复合干扰下永磁球形电机的全阶滑模控制

南京航空航天大学学报 2022年第3期54卷 489-498页

作者：王松王群京李国丽文彦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其控制技术国家地方联合实验室合肥230601 安徽大学工业节电与用电安全安徽省重点实验室合肥230601 安徽大学工业节电与电能质量控制安徽省级协同创新中心合肥230601 安徽大学互联网学院合肥230601

针对受外部干扰和模型不确定性影响的永磁球形电机运动系统,提出一种基于有限时间干扰观测器的全阶滑模控制方法。首先,在复合干扰下建立永磁球形电机的动力学模型,其不确定性包括建模误差和外界干扰。其次,设计有限时间干扰观测器以快... 详细信息

针对受外部干扰和模型不确定性影响的永磁球形电机运动系统,提出一种基于有限时间干扰观测器的全阶滑模控制方法。首先,在复合干扰下建立永磁球形电机的动力学模型,其不确定性包括建模误差和外界干扰。其次,设计有限时间干扰观测器以快速、准确地估计出系统的复合干扰。然后,为永磁球形电机设计了全阶滑模面,理想滑模运动时反映其全阶动态特性,而不是传统滑模控制系统中的降阶动态特性。最后,通过李雅普诺夫定理证明了所提控制方法的闭环系统的稳定性。仿真和实验结果表明所提控制器在复合干扰情况下具有良好的动态特性和抗干扰能力。

关键词：永磁球形电机全阶滑模控制有限时间干扰观测器轨迹跟踪

基于TMS320F2812控制的有源电力滤波器研制

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电力电子技术 2012年第8期46卷 63-65页

作者：郑常宝王群京漆星童庆安徽大学安徽合肥230601 教育部电能质量工程研究中心安徽合肥230601 安徽省工业节电与用电安全实验室安徽合肥230601

电力电子装置等非线性装置的大量使用使电力系统谐波问题严重,会影响电力系统和用电设备的安全运行。有源电力滤波器(APF)作为一种有效的滤波器装置,具有响应速度快、滤波效果好,不受系统阻抗影响的特点。研制了基于TMS320F2812控制的AP... 详细信息

电力电子装置等非线性装置的大量使用使电力系统谐波问题严重,会影响电力系统和用电设备的安全运行。有源电力滤波器(APF)作为一种有效的滤波器装置,具有响应速度快、滤波效果好,不受系统阻抗影响的特点。研制了基于TMS320F2812控制的APF,TMS320F2812速度快、精度高,采用优化设计的低通滤波器、i_p-i_q谐波检测算法和定时比较PWM控制。实验结果表明,所研制的滤波器的稳态和动态性能良好。

关键词：有源电力滤波器电力谐波低通滤波器

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基于D-H参数的磁阻式球形电机动力学建模

电气工程学报 2024年第1期19卷 150-158页

作者：李瑞英李国丽鞠鲁峰王群京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 安徽大学工业节电与用电安全安徽省重点实验室合肥230601 安徽大学工业节电与电能质量控制安徽省级协同创新中心合肥230601

三自由度球形电机的动力学模型是对转子运动过程的数学描述,在球形电机的闭环控制中用于计算转子从当前位置运动到期望位置时所需要的驱动转矩。以计算磁阻式球形电机驱动转矩为目标,提出一种动力学方程的建模方法。针对磁阻式球形电机... 详细信息

三自由度球形电机的动力学模型是对转子运动过程的数学描述,在球形电机的闭环控制中用于计算转子从当前位置运动到期望位置时所需要的驱动转矩。以计算磁阻式球形电机驱动转矩为目标,提出一种动力学方程的建模方法。针对磁阻式球形电机的运动特征,将球形转子等效为三个串联旋转关节,推导出磁阻式球形电机基于D-H参数的动力学方程,再对方程中的未知参数进行辨识,最终模型的预测结果与仿真结果有较高的拟合度,试验验证了该模型在设定运动工况下的可靠性,为磁阻式球形电机驱动控制提供了理论基础。

关键词：磁阻式球形电机 D-H参数动力学模型机器人参数辨识

基于混合插值规划的机械手腕关节用球形电机刚柔耦合系统

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电气工程学报 2024年

作者：刘亚坤过希文王群京廖先达安徽大学电气工程与自动化学院安徽大学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省工业节电与用电安全实验室安徽大学工业节电与电能质量控制协同创新中心

球形电机能够实现空间三自由度运动，为实现无传动球形关节和智能顺应性设备提供了支持。但现有球形电机驱动机械手存在负载自重比小、直驱受限等问题，难以满足高精度、轻量化的轨迹规划需求。针对以上问题，设计了一种新颖的球形电机... 详细信息

球形电机能够实现空间三自由度运动，为实现无传动球形关节和智能顺应性设备提供了支持。但现有球形电机驱动机械手存在负载自重比小、直驱受限等问题，难以满足高精度、轻量化的轨迹规划需求。针对以上问题，设计了一种新颖的球形电机刚柔耦合系统，并提出了一种应用于系统的“三次多项式+改进的四次多项式”的混合多项式轨迹规划方法，并与单一的多项式轨迹规划方法进行比较。首先，基于Hamilton原理建立了机械手在随动坐标系下的偏微分动力学模型，并结合球形电机动力学模型构造刚柔耦合系统动力学模型。然后，采用改进的混合多项式轨迹规划方法实现了刚柔耦合系统的反演滑模跟踪控制。最后，搭建了机械手腕关节用球形电机刚柔耦合系统试验平台。仿真和试验结果表明，该方法能够避免了系统因角加速度设置不合理引起的波动以及间断问题，使得系统机械磨损更小、运动更加平稳，角速度的波动问题也得到了改善，验证了方案的有效性和准确性。

关键词：球形电机刚柔耦合系统轨迹规划混合多项式插值反演滑模控制