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直驱阀用音圈电机的模糊非线性PID控制 被引量：15
1
作者 王大彧 郭宏 +1 位作者 刘治 张立佳 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期52-56,共5页
针对基于音圈电机的直驱阀系统中存在液动力负载扰动对系统的稳、动态性能有较大影响的问题,以及经典PID控制所存在的不足,在建立基于音圈电机的直驱阀系统数学模型的基础上,提出一种位置环/电流环的双闭环控制结构。位置环采用非线性PI... 针对基于音圈电机的直驱阀系统中存在液动力负载扰动对系统的稳、动态性能有较大影响的问题,以及经典PID控制所存在的不足,在建立基于音圈电机的直驱阀系统数学模型的基础上,提出一种位置环/电流环的双闭环控制结构。位置环采用非线性PID(Nonlinear PID,NLPID)控制,给出了位置环模糊NLPID控制器的具体设计方法,并通过与模糊控制相结合,实现控制参数的自整定。仿真及实验结果表明,在相同的扰动情况下,该控制策略具有比经典PID控制器及模糊PID控制器更好的抗干扰性和鲁棒性,稳、动态性能也更优。 展开更多
关键词 非线性PID 模糊控制 音圈电机 直接驱动阀 液动力
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采用DSP和FPGA直驱阀用音圈电机驱动控制系统 被引量：13
2
作者 王大彧 郭宏 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期7-12,共6页
针对直驱阀用音圈电机控制系统的性能要求,以及现有电机驱动控制器存在的不足,提出一种基于浮点数字信号处理器(DSP)和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的驱动控制器结构方案。根据系统驱动控制所需功能以及DSP和FPGA各自的特点,进行了功能... 针对直驱阀用音圈电机控制系统的性能要求,以及现有电机驱动控制器存在的不足,提出一种基于浮点数字信号处理器(DSP)和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的驱动控制器结构方案。根据系统驱动控制所需功能以及DSP和FPGA各自的特点,进行了功能划分。其中:DSP作为主处理器,主要负责完成上电自检、系统初始化、通讯、以及位置环计算;FPGA作为协处理器,主要负责完成PWM信号的产生、A/D采样控制、数字滤波及过流保护、与DSP之间的数据交换、以及电流环计算。运用模块化设计思想,采用VHDL语言编程完成了FPGA功能设计。实现了对直驱阀用音圈电机系统的位置/电流双闭环控制。仿真及实验结果表明,该驱动控制系统可以满足直驱阀用音圈电机系统的性能要求。FPGA的运用,简化了系统硬件结构,分担了DSP的计算负担,保证了驱动控制系统的实时性。 展开更多
关键词 电机驱动控制 数字信号处理器 现场可编程逻辑门阵列 音圈电机 非线性PID
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基于FPGA的直接驱动阀用音圈电机功率驱动器 被引量：3
3
作者 王大彧 郭宏 +1 位作者 于凯平 张立佳 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期953-956,共4页
音圈电机的功率驱动器对控制器运算速度要求较高,传统方法普遍采用模拟控制,但其存在调试不便、特性漂移、不易实现复杂控制算法、无法与数字控制器直接实现接口等固有缺点.介绍了基于现场可编程门阵列（FPGA,Field Programmable Gate A... 音圈电机的功率驱动器对控制器运算速度要求较高,传统方法普遍采用模拟控制,但其存在调试不便、特性漂移、不易实现复杂控制算法、无法与数字控制器直接实现接口等固有缺点.介绍了基于现场可编程门阵列（FPGA,Field Programmable Gate Array）的采用全数字式控制的直接驱动阀用音圈电机功率驱动器.利用FPGA通过模块化设计,实现了产生脉宽调制（PWM,Pulse Width Modulation）信号、电流信号采样及其数字滤波、电流闭环控制以及与其它数字控制器的通讯等功能.仿真及实验结果表明：所设计的基于FPGA的音圈电机功率驱动器具有良好的电流跟踪性能,可以满足直接驱动阀系统的控制要求.FPGA的运用,大大简化了系统硬件结构,提高了系统的控制性能,且便于扩展功能以及与其它数字控制器实现接口. 展开更多
关键词 音圈电机 直接驱动阀 现场可编程门阵列 功率驱动器 绕组电流
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基于扩张状态观测器的直驱阀用音圈电机控制系统 被引量：7
4
作者 王大彧 郭宏 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第9期88-93,共6页
基于音圈电机的直驱阀系统(voice coil motor-direct drive valve,VCM-DDV)中液动力负载扰动对系统的性能影响很大。针对此问题,在建立基于VCM-DDV系统数学模型的基础上,提出了一种位置环/电流环的双闭环控制结构,位置环采用非线性PID控... 基于音圈电机的直驱阀系统(voice coil motor-direct drive valve,VCM-DDV)中液动力负载扰动对系统的性能影响很大。针对此问题,在建立基于VCM-DDV系统数学模型的基础上,提出了一种位置环/电流环的双闭环控制结构,位置环采用非线性PID控制,通过扩张状态观测器得到位置反馈信号的估计及其微分,以及液动力负载等扰动的实时估计值,并对扰动进行前馈补偿。仿真及实验结果表明,该控制策略可以有效克服液动力负载对系统性能的影响,系统对位置指令响应快速且无超调,可以满足VCM-DDV系统的性能要求。该算法采用离散形式,结构简单、计算量小,便于数字控制器实时实现。 展开更多
关键词 直接驱动阀 音圈电机 非线性PID 扩张状态观测器 负载扰动
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电气/机械混合四余度无刷直流力矩电动机控制系统 被引量：4
5
作者 王巍 郭宏 +2 位作者 邢伟 李艳明 王大彧 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期100-104,共5页
设计了应用于直接驱动作动器(direct drive actuator,DDA)的电气/机械混合四余度无刷直流力矩电动机控制系统。为了解决DDA系统存在的小角度响应和系统稳定性这2个关键问题,在位置环加电流环的双闭环结构中引入了基于转速调节的电流限幅... 设计了应用于直接驱动作动器(direct drive actuator,DDA)的电气/机械混合四余度无刷直流力矩电动机控制系统。为了解决DDA系统存在的小角度响应和系统稳定性这2个关键问题,在位置环加电流环的双闭环结构中引入了基于转速调节的电流限幅,位置环采用了适应小偏差输入的变结构PID控制算法。通过基于转速调节的电流限幅有效的提高了系统的稳定性,位置环采用的变结构PID控制算法保证了小角度响应的精度。同时,采用该控制方法后,系统具有较高的频响特性,在运行过程中能够实现余度平稳切换。DDA平台的实验结果充分验证了所设计的电气/机械混合四余度无刷直流力矩电动机控制系统的有效性。 展开更多
关键词 作动器 冗余 无刷直流电机 位置伺服控制 变结构PID
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直线音圈电机的神经网络PID控制 被引量：9
6
作者 张立佳 王大彧 郭宏 《电气传动》 北大核心 2010年第6期46-49,共4页
音圈电机具有动态响应快、精度高等一系列优点,近年来,音圈电机被广泛应用在高性能的直接驱动式伺服阀领域里。分析了音圈电机的数学模型并设计了基于音圈电机的直驱阀阀芯位置控制系统。针对直驱阀存在负载扰动的影响,提出了一种基于B... 音圈电机具有动态响应快、精度高等一系列优点,近年来,音圈电机被广泛应用在高性能的直接驱动式伺服阀领域里。分析了音圈电机的数学模型并设计了基于音圈电机的直驱阀阀芯位置控制系统。针对直驱阀存在负载扰动的影响,提出了一种基于BP神经网络PID的位置控制策略,它既有神经网络控制良好的动态特性又保持了PID控制的高速稳定性,并且能在线调整。仿真结果表明,所提出的基于BP神经网络PID的位置控制策略能够实现系统的良好控制性能,具有很好的鲁棒性。 展开更多
关键词 音圈电机 直接驱动阀 位置伺服系统 神经网络PID控制
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基于PSO算法的直接驱动阀用音圈电机优化设计 被引量：2
7
作者 吴帅 王大彧 +1 位作者 邢秋君 焦宗夏 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期997-1000,共4页
音圈电机(VCM,Voice Coil Motor)直接驱动伺服阀(DDV,Direct DriveValve)采用VCM直接驱动滑阀阀芯,VCM的性能对DDV整体性能起决定性作用.由于VCM的几何设计参数对性能提升存在相互矛盾,需要在允许的参数空间内寻找一组最优的参数,往往... 音圈电机(VCM,Voice Coil Motor)直接驱动伺服阀(DDV,Direct DriveValve)采用VCM直接驱动滑阀阀芯,VCM的性能对DDV整体性能起决定性作用.由于VCM的几何设计参数对性能提升存在相互矛盾,需要在允许的参数空间内寻找一组最优的参数,往往需要设计者试凑多次.在介绍VCM原理和结构的基础上,分析了各设计参数对性能的影响.定义了针对DDV应用需求的VCM优化目标函数,应用变惯性权值和带收敛因子的改进粒子群优化(PSO,Particle Swarm Optimization)算法在设计约束的多维参数空间内进行VCM优化,得到满足设计约束的最优设计参数,表明PSO算法在类似应用中具有较强工程应用价值. 展开更多
关键词 粒子群优化 音圈电机 设计目标函数
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多余度无刷直流电动机的自抗扰控制 被引量：1
8
作者 马立丽 邢伟 +1 位作者 郭宏 王大彧 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期617-621,共5页
为了克服电机内部参数变化、齿槽效应、负载扰动以及余度降级等不确定因素对多余度无刷直流电动机位置伺服系统性能的影响,实现高性能的位置伺服控制,提出了基于自抗扰控制器的多余度无刷直流电动机位置伺服系统.该系统通过跟踪微分器... 为了克服电机内部参数变化、齿槽效应、负载扰动以及余度降级等不确定因素对多余度无刷直流电动机位置伺服系统性能的影响,实现高性能的位置伺服控制,提出了基于自抗扰控制器的多余度无刷直流电动机位置伺服系统.该系统通过跟踪微分器为给定位置信号安排了一个过渡过程,解决了系统的快速性与超调之间的矛盾;通过扩张状态观测器将影响输出的系统内外"总扰动"扩展成新的状态变量,实时估计出来并进行动态补偿,提高了系统的抗干扰能力;通过非线性组合实现了"小误差大增益、大误差小增益"的工程经验,提高了控制精度.仿真结果表明:该系统具有良好的动、静态性能,满足了系统的性能要求,且对电机内部参数变化、余度降级、负载扰动等具有很强的鲁棒性. 展开更多
关键词 余度 无刷直流电动机 位置伺服 自抗扰
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无刷直流力矩电动机双闭环控制策略仿真分析 被引量：6
9
作者 黄智 郭宏 +1 位作者 王大彧 徐金全 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期72-75,共4页
针对直接驱动阀(DDV,Direct Drive Valve)伺服系统存在负载扰动和经典的"三环"结构不能满足DDV伺服系统快速性要求的问题,采用双闭环控制系统.对位置环+速度环和位置环+电流环两种双闭环系统进行比较,在频域内设计和优化调节... 针对直接驱动阀(DDV,Direct Drive Valve)伺服系统存在负载扰动和经典的"三环"结构不能满足DDV伺服系统快速性要求的问题,采用双闭环控制系统.对位置环+速度环和位置环+电流环两种双闭环系统进行比较,在频域内设计和优化调节器的控制参数.仿真结果表明:双闭环系统均具有较好的稳定性和动态跟踪品质,能有效地克服负载扰动的影响.在系统阻尼系数很小的情况下,位置环+速度环系统的负载适应性更好,位置环+电流环系统快速性更好,与理论分析结果符合。 展开更多
关键词 无刷直流电动机 直接驱动阀 双闭环控制
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