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考虑相移补偿的磁浮列车长定子高频注入无传感控制方法
1
作者 张雯柏 林国斌 +2 位作者 康劲松 赵元哲 廖志明 《西南交通大学学报》 北大核心 2025年第4期1032-1041,共10页
为研究高频注入响应电角度相移对磁浮列车低速控制精度的影响,考虑控制延时与采样延时对角度偏差滞后的约束关系,提出一种无传感估计角度偏差最小化寻优的补偿方法.首先,建立高速磁浮长定子同步电机零低速高频方波信号注入模型,利用估计... 为研究高频注入响应电角度相移对磁浮列车低速控制精度的影响,考虑控制延时与采样延时对角度偏差滞后的约束关系,提出一种无传感估计角度偏差最小化寻优的补偿方法.首先,建立高速磁浮长定子同步电机零低速高频方波信号注入模型,利用估计-实际-延时坐标系变换理论,构建高频响应电流模型;其次,通过分析大功率电传动系统中系统延时对角度偏差的影响,重构含估计角度相移偏差的高频响应电流模型;然后,设计离散化的估计角度偏差目标函数,提出采用考虑梯度变化的二分法在线计算系统延时与角度偏差;最后,通过磁浮电机低速试验平台验证算法.试验结果表明:本文提出的考虑相移滞后补偿方法与未经补偿的无传感控制相比,当给定电流为20、21、22 A时,估计角度误差分别减小73.3%,70.4%和72.1%;当速度环给定速度为0.8、0.9、1.0 m/s时,估计角度误差分别减小67.9%、70.5%、75.5%,速度跟踪误差平均减小50%. 展开更多
关键词 磁浮列车 长定子电机 高频注入 无感控制 角度补偿
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磁浮隔振支座设计及控制系统研究
2
作者 黄夏羿 康劲松 +1 位作者 夏昌 林国斌 《振动工程学报》 北大核心 2025年第10期2387-2394,共8页
为克服传统基础隔振技术隔振参数不可调、低频隔振效果有限、无法实现竖向隔振等缺点,引入磁浮技术,设计了一种磁浮隔振支座。分析电磁铁的悬浮力与线圈电流和悬浮间隙的关系,建立磁浮隔振支座的非线性模型,结合终端滑模与超螺旋算法,... 为克服传统基础隔振技术隔振参数不可调、低频隔振效果有限、无法实现竖向隔振等缺点,引入磁浮技术,设计了一种磁浮隔振支座。分析电磁铁的悬浮力与线圈电流和悬浮间隙的关系,建立磁浮隔振支座的非线性模型,结合终端滑模与超螺旋算法,同时引入自适应律调节超螺旋算法中的系数,提出一种自适应超螺旋终端滑模控制策略。通过试验验证所提出的控制策略能够抑制传统滑模控制存在的抖振现象,控制精度高,稳态与动态性能良好,磁浮隔振支座具有优异的稳定性和抗扰性。 展开更多
关键词 磁浮 隔振支座 悬浮控制 滑模控制
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计及悬浮系统影响的高速磁浮直线同步电机建模方法 被引量：3
3
作者 康劲松 丁浩 +1 位作者 倪菲 汪凤翔 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期729-736,共8页
为提高高速磁浮直线同步电机模型精度,基于电磁铁模块磁共能重构,提出一种计及悬浮系统影响的分布参数建模方法.首先,建立高速磁浮列车电磁铁模块的有限元模型,利用有限元数值分析获取电磁铁模块在不同工况下的磁共能数据,通过对磁共能... 为提高高速磁浮直线同步电机模型精度,基于电磁铁模块磁共能重构,提出一种计及悬浮系统影响的分布参数建模方法.首先,建立高速磁浮列车电磁铁模块的有限元模型,利用有限元数值分析获取电磁铁模块在不同工况下的磁共能数据,通过对磁共能进行傅里叶级数展开及多项式拟合构建磁共能的解析模型;其次,根据磁共能解析模型推导电磁铁模块的磁链、电压和推力方程;然后,根据列车编组数量和电磁铁模块数量分别建立左右两侧直线同步电机的数学模型,并通过运动学方程计算高速磁浮列车位置和速度;最后,通过硬件在环仿真系统进行实验验证.试验结果表明:本文所提建模方法与传统建模方法相比,推力波动幅值增加超过6.8%;并且所提方法可以准确表征悬浮系统对牵引控制的影响,当励磁电流谐波幅值增加0.5、1.0、2.0 A时,推力波动幅值分别最大增加54.3%、26.2%、83.7%;当励磁电流谐波频率为5、10、20 Hz时,推力的谐波频率最大达到5.14%,21.75%和14.17%. 展开更多
关键词 磁悬浮 直线电机 牵引控制 悬浮系统 建模方法
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基于模糊扩展卡尔曼的直线感应电机无速度传感器控制 被引量：1
4
作者 丰富 胡海林 +2 位作者 葛琼璇 杨杰 程浪 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1168-1179,共12页
直线感应电机(linear induction motor,LIM)可实现无接触、无摩擦的直线运动,具有爬坡强、横断面小、低噪音等优势,在中低速磁悬浮与城市轨道交通中被广泛应用。其中,基于观测器的电机无速度传感器矢量控制方法,是解决速度传感器成本高... 直线感应电机(linear induction motor,LIM)可实现无接触、无摩擦的直线运动,具有爬坡强、横断面小、低噪音等优势,在中低速磁悬浮与城市轨道交通中被广泛应用。其中,基于观测器的电机无速度传感器矢量控制方法,是解决速度传感器成本高、可靠性低、维护难等问题的有效途径。针对LIM速度辨识受系统内外扰动影响导致观测精度下降问题,提出基于模糊扩张卡尔曼滤波(Fuzzy Extended Kalman Filter,FEKF)的速度观测方法,提高观测器鲁棒性。首先在αβ坐标系下建立考虑动态边端效应的LIM数学模型,利用LIM的实时电流和电压作为输入信号,以电流、磁链和速度作为状态变量,推导出基于扩展卡尔曼滤波(extended kalman filter,EKF)观测器电机状态空间方程的离散模型,利用EKF对LIM的速度和磁链进行在线观测,并用于实现LIM的矢量控制。其次,为提高EKF的噪声协方差矩阵Q对LIM系统内外扰动的鲁棒性,引入模糊控制方法对矩阵Q进行自适应调整,实现速度与磁链的估计精度。具体通过计算系统理论残差与实际残差的偏离程度得到噪声调节因子,实时调整噪声协方差矩阵Q,并在下一周期更新模糊扩展卡尔曼的反馈增益矩阵,提高对速度与磁链的估计精度。之后对系统的能观性与FEKF的收敛性进行分析,探明矩阵Q中各参数的边界及整定规律。最后通过仿真和硬件在环实验验证所提FEKF优化算法的有效性,结果表明FEKF能有效提高对LIM速度辨识准确性,实现LIM无速度传感器矢量控制。 展开更多
关键词 直线感应电机 无速度传感器 模糊扩展卡尔曼滤波 边端效应 系统噪声
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矿井提升机永磁同步电机转速环优化设计方法 被引量：1
5
作者 康劲松 邹培锐 +1 位作者 丁浩 张树林 《电机与控制学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期106-117,共12页
永磁同步电机具有高功率密度、高效率等优点,在矿井提升机驱动领域得到了广泛应用。针对矿井提升机永磁同步电机存在的转速控制环动态响应慢、抗扰性能差、起动时易溜钩的问题,采用线性自抗扰控制器代替传统转速环比例积分控制器进行优... 永磁同步电机具有高功率密度、高效率等优点,在矿井提升机驱动领域得到了广泛应用。针对矿井提升机永磁同步电机存在的转速控制环动态响应慢、抗扰性能差、起动时易溜钩的问题,采用线性自抗扰控制器代替传统转速环比例积分控制器进行优化设计,提升了转速环的控制精度和抗负载扰动能力,解决了传统比例积分控制器超调与动态响应速度难以兼顾的矛盾。针对传统线性自抗扰控制器非线性函数求解困难、参数整定复杂的问题,提出基于积分补偿的线性自抗扰控制器转速环设计方法,通过设计参考转速与实际转速误差积分项,对线性自抗扰控制器的输出进行积分补偿,实现矿井提升机永磁同步电机起动初期给定速度较小时转矩电流响应速度的提升,有效解决矿井提升机起动时的溜钩问题。 展开更多
关键词 永磁同步电机 转速环 自抗扰控制器 非线性积分补偿器 比例积分控制器 动态响应速度
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考虑边端效应及参数变化的直线感应电机MRAS速度观测方法 被引量：1
6
作者 胡海林 陈维金 +2 位作者 虞诗焱 丰富 汪涛 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1591-1601,共11页
以轨道交通直线感应电机(Linear Induction Motor,LIM)牵引驱动系统速度观测器为研究对象,针对边端效应及电机参数变化导致辨识结果实时性、鲁棒性不足的问题,提出一种基于二阶超螺旋滑模的改进模型参考自适应系统(Model Reference Adap... 以轨道交通直线感应电机(Linear Induction Motor,LIM)牵引驱动系统速度观测器为研究对象,针对边端效应及电机参数变化导致辨识结果实时性、鲁棒性不足的问题,提出一种基于二阶超螺旋滑模的改进模型参考自适应系统(Model Reference Adaptive System,MRAS)速度观测方法。首先,以计及动态边端效应的初次级电压电流磁链方程为核心,设计直线感应电机标准MRAS速度观测器,降低边端效应对速度辨识性能的影响。然后,进一步分析初级集肤效应和初次级横向错位对标准MRAS速度观测器辨识性能的影响。在此基础上,基于二阶超螺旋算法对MRAS参考模型进行改进,利用主滑模面和辅助滑模面对次级磁链观测的干扰项进行补偿,同时抑制由于滑模算法引入的系统抖振,提高了速度观测器的鲁棒性和动态性能。最后,搭建仿真和硬件在环实验环境进行算法验证。实验结果表明:励磁互感及其他电机参数随边端效应修正因子变化,标准MRAS观测器在突加负载、引入测量误差和电机参数突变的工况下,速度辨识误差明显;改进的MRAS观测器能够实现直线感应电机速度的快速、准确辨识,基于该速度观测器的矢量控制策略,在突加负载、引入测量误差和电机参数突变的工况下,控制性能满足设计要求。研究结果能为轨道交通直线感应电机无速度传感器牵引驱动系统的研究提供一定借鉴。 展开更多
关键词 直线感应电机 无速度传感器 模型参考自适应系统 边端效应 二阶超螺旋滑模算法
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基于改进互联型全阶观测器的直线感应电机在线参数辨识 被引量：1
7
作者 丰富 胡海林 +1 位作者 钟德鸣 杨杰 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期776-785,共10页
由于直线感应电机特殊结构和动态边端效应等影响,其励磁电感和次级损耗电阻的变化机理和规律复杂,为提高观测器对励磁电感和次级损耗电阻的辨识精度和性能,提出一种基于改进互联型全阶观测器的直线感应电机双参数在线辨识方法.首先,根... 由于直线感应电机特殊结构和动态边端效应等影响,其励磁电感和次级损耗电阻的变化机理和规律复杂,为提高观测器对励磁电感和次级损耗电阻的辨识精度和性能,提出一种基于改进互联型全阶观测器的直线感应电机双参数在线辨识方法.首先,根据考虑动态边端效应的直线感应电机T型等效电路,建立双参数变化的电机状态空间方程,并分析参数变化及耦合特性对电机极点影响;其次,为减小参数耦合对辨识精度的影响,建立双参数互联的低耦合辨识模型,完成互联型全阶自适应观测器设计,采用Popov超稳定性理论推导励磁电感和次级电阻在线辨识的自适应律,实现双参数在线辨识;然后,为提高观测器的稳定性和收敛速度,结合新型极点配置法完成反馈增益矩阵的推导与设计;最后,搭建仿真模型和硬件在环辨识模型进行实验验证.结果表明:新型全阶自适应观测器在启动加速阶段时励磁电感和损耗电阻辨识误差在0.01%左右;在负载动态时损耗电阻辨识误差在0.03%左右. 展开更多
关键词 直线感应电机 全阶观测器 参数辨识 极点配置
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基于误差交叉耦合的多电磁铁悬浮系统滑模协同控制 被引量：9
8
作者 孙友刚 徐俊起 +3 位作者 贺祯宇 李丰荥 陈琛 林国斌 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第3期558-565,共8页
针对磁浮列车传统的单点悬浮控制方法没有考虑多电磁铁间的协调同步问题,将多电磁铁的跟踪误差交叉耦合来设计高精度的协同控制方法,在减少了多点悬浮系统的跟踪误差和同步误差的同时,提高了系统抗干扰能力.首先,通过动力学分析了考虑... 针对磁浮列车传统的单点悬浮控制方法没有考虑多电磁铁间的协调同步问题,将多电磁铁的跟踪误差交叉耦合来设计高精度的协同控制方法,在减少了多点悬浮系统的跟踪误差和同步误差的同时,提高了系统抗干扰能力.首先,通过动力学分析了考虑未知扰动的4个电磁铁(2个控制模块)悬浮系统的动力学特征;其次,针对系统中的未知扰动,引入干扰观测器来估计扰动并进行扰动补偿;然后,考虑到相邻电磁铁控制模块之间存在耦合动力学特性,设计一种误差交叉耦合的滑模协同控制器;最后,在不作任何线性化处理的前提下,证明了闭环系统的渐近稳定性.研究结果表明:通过多电磁铁的悬浮架实验证明所提方法可以考虑补偿电磁铁模块之间的协调关系,抑制扰动的影响,减小间隙跟踪误差达40%,显著减少了电磁铁之间的耦合扰动作用. 展开更多
关键词 磁浮列车 多点悬浮系统 滑模协同控制 干扰观测器 误差交叉耦合
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激光无线电能传输系统对准环节设计 被引量：3
9
作者 康劲松 周艳萍 +2 位作者 孙梁榕 孔凡伟 吕艳亭 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期89-99,共11页
激光对准是激光无线电能传输系统中接收端获得稳定能源的前提,激光传能对对准精度、稳定性和实时性提出了较高的要求,因此,提出了一种激光对准系统设计方法,并对感兴趣区域提取以及图像预处理方法进行了优化改进:一方面,通过引入Mobile... 激光对准是激光无线电能传输系统中接收端获得稳定能源的前提,激光传能对对准精度、稳定性和实时性提出了较高的要求,因此,提出了一种激光对准系统设计方法,并对感兴趣区域提取以及图像预处理方法进行了优化改进:一方面,通过引入MobileNet、增加空间注意力机制以及融合语义的方式改进SSD(single shot multi-Box detector)模型,使用改进模型训练并预测感兴趣区域,相较于原始模型,训练速度提升了71.67%,模型大小减小了52.48%,实时检测速度提升了295.30%,检测偏差显著减小;另一方面,对灰度化的权值进行了优化,并利用直方图实现阈值的自适应选取,采用椭圆拟合法及形心法检测光斑与信标中心点,优化图像处理方法能够有效提取光斑,减小光斑定位的误差。实验结果表明,改进的激光对准系统精度稳定在95%以上,能够满足实际应用中精度、速度与稳定性的要求。 展开更多
关键词 激光对准 SSD网络 图像处理 目标检测
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