船用控制手柄是一种用于远程操纵的控制设备,是船舶信息化中重要的一环,广泛应用于船舶推进系统、港口机械、液压控制等领域。船用控制手柄根据结构及其功能不同,可分为普通型控制手柄、船用随动型控制手柄(包括驾驶室控制手柄和机舱接受指示手柄)、船用全回转控制手柄。电机伺服控制技术是船用控制手柄的关键技术之一。由于空心杯电机电枢无铁心的特殊结构,使其具有节能及铁心电机无法达到的控制和拖动特性。在船用手柄开发中,主要使用的是空心杯永磁同步电机,永磁同步电机,如何实现永磁同步电机控制最优,过渡过程时间短,且无静差,控制优化是关键。本文基于PID控制器介绍永磁同步电机伺服控制系统的控制技术。

为了提高永磁同步电机的动态性能,提出一种基于永磁同步电机电流环有限时间的控制方法,即电机速度环采用传统PI调速控制、电流环基于有限时间控制的策略。MATLAB仿真结果表明:相较于传统的双PI控制电流环、速度环的策略,调整后基于有限时间的策略引入二阶扩张状态观测器,削弱不确定性扰动对系统的负面影响,使系统动态动态性能更佳,在快速跟踪转速指令、缩小转速超调量、缩短系统调整时间方面具有优势。

在PMSM直接转矩控制系统中,通常需要转子位置信息来实现电机换相运行,难以用于一些特定的PMSM无位置传感器控制中。提出一种采用定子高频脉冲磁链注入实现PMSM无位置传感器直接转矩控制方法,设计基于电流模型的电磁转矩和定子磁链观测器,只需要实测电流信息就可以实现高、低转速通用控制。进一步为了实现磁链和转速的在线辨识,设计PMSM转子位置和转速观测器,并设计磁极判断判据,提高观测器观测精度,最后通过实验验证了所提方案的有效性和可行性。

在分析了永磁同步电机先验模型的基础上,引入线性二阶受控自回归模型。通过将系统辨识问题转化为优化问题,并引入综合学习策略粒子群优化算法实现了对二阶受控自回归模型参数的离线估计。为了验证模型的准确性和可靠性,在实际三轴运动控制平台上设计并完成了验证实验。实验结果表明,通过该方法获得的模型精度高,且能较好地表征永磁同步电机伺服控制系统的实际输入输出特性。

高速大功率车用永磁同步电机的转子轴系是一个涉及电磁、机械高度耦合的非线性系统,因此转子动力学性能是高速车用永磁同步电机设计必须关注的问题.建立了电机中由于转子偏心引起的电磁激励解析模型,以转子动力学和非线性动力学为基础,建立永磁电动机转子系统的非线性模型,用解析法计算得到转子横向振动的幅频特性,结果表明转子横向振动具有负刚度和失稳幅值跳跃现象.最后通过数值计算对等效解析计算的结果进行了验证.