基于S型曲线轨道的桥式起重机最优控制 被引量：11

1

作者 欧阳慧珉 张广明 +2 位作者 王德明 梅磊 邓歆 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第23期140-144,共5页

针对桥式起重机荷载的残留摆动问题,提出一种基于S型曲线的轨道生成法实现残留摆动抑制。首先,导出桥式起重机的简易动力学模型。其次,基于该模型通过数值计算生成同时考虑了最短运输时间和残留摆动的最优S型曲线轨道。最后,比较仿真和... 针对桥式起重机荷载的残留摆动问题,提出一种基于S型曲线的轨道生成法实现残留摆动抑制。首先,导出桥式起重机的简易动力学模型。其次,基于该模型通过数值计算生成同时考虑了最短运输时间和残留摆动的最优S型曲线轨道。最后,比较仿真和实验结果验证所提方法的有效性。通过使用此法可以实现在无测量摆角的传感器系统情况下准确迅速地操作起重机,从而大大地简化其结构和降低其安装成本。 展开更多

关键词 桥式起重机 运动控制 最优控制 残留摆动抑制 S型曲线轨道

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只利用旋臂旋转运动的起重机消摆控制 被引量：5

2

作者 欧阳慧珉 内山直树 +3 位作者 佐野滋则 张广明 王德明 梅磊 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第4期131-137,共7页

针对在起重机系统中由旋臂旋转运动产生的二维荷载摆角问题提出一种只基于旋臂旋转运动的控制方式来同时实现旋臂的位置控制和荷载的消摆控制。首先,采用干扰观测器导出起重机的部分线性模型。该模型对于关节摩擦,荷载质量等参数变化具... 针对在起重机系统中由旋臂旋转运动产生的二维荷载摆角问题提出一种只基于旋臂旋转运动的控制方式来同时实现旋臂的位置控制和荷载的消摆控制。首先,采用干扰观测器导出起重机的部分线性模型。该模型对于关节摩擦,荷载质量等参数变化具有鲁棒性。其次,基于该模型设计一个非线性控制器,并应用李雅普诺夫稳定性定理确保控制系统的稳定性。最后,比较仿真和实验结果验证所提方法的有效性。通过使用此法可以实现一种无需控制旋臂起伏运动的执行机构的起重机,从而大大地简化其结构和降低其制造成本。 展开更多

关键词 旋转起重机 运动控制 非线性控制 李雅普诺夫稳定性定理 消摆控制

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基于LMI的旋转起重机鲁棒控制器设计 被引量：5

3

作者 欧阳慧珉 佐野滋则 +3 位作者 内山直树 张广明 王德明 梅磊 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期106-112,共7页

悬绳和荷载组成的振动系统的固有频率变化会对控制系统的稳定性和控制性能产生影响,因此针对此问题提出一种低复杂度的鲁棒控制器设计方法。首先,采用干扰观测器导出起重机的线性模型。该模型对于关节摩擦,荷载质量以及旋转速度等参数... 悬绳和荷载组成的振动系统的固有频率变化会对控制系统的稳定性和控制性能产生影响,因此针对此问题提出一种低复杂度的鲁棒控制器设计方法。首先,采用干扰观测器导出起重机的线性模型。该模型对于关节摩擦,荷载质量以及旋转速度等参数变化具有鲁棒性。其次,基于该线性模型设计一个含有积分器的状态反馈控制器,其增益通过线性矩阵不等式(LMI)优化算法求出,并且该控制器对于绳长变化具有鲁棒性。最后,比较仿真和实验结果验证所提方法的有效性。通过使用此法可以实现在无测量绳长的传感器系统的情况下容易地操作起重机,从而大大地简化其结构和降低其安装成本。 展开更多

关键词 旋转起重机 运动控制 鲁棒控制 含有积分器的状态反馈控制

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基于S型曲线轨道的旋转起重机残留摆角抑制 被引量：5

4

作者 欧阳慧珉 张广明 +1 位作者 梅磊 邓歆 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第23期165-172,189,共9页

旋转起重机被广泛地用于各种场合来运输沉重物体或有害材料,例如建筑工地,工厂,核设施以及港湾等。由于旋臂的旋转运动会使荷载产生一个二维摆角,因此针对此问题提出一种轨道生成的方式来同时实现旋臂的位置控制和荷载的残留消摆控制。... 旋转起重机被广泛地用于各种场合来运输沉重物体或有害材料,例如建筑工地,工厂,核设施以及港湾等。由于旋臂的旋转运动会使荷载产生一个二维摆角,因此针对此问题提出一种轨道生成的方式来同时实现旋臂的位置控制和荷载的残留消摆控制。首先,导出一个包含离心力项的起重机部分线性模型。其次,基于该模型通过数值计算生成预先考虑了残留摆角的S型曲线轨道。其中各个参数只需通过求解代数方程即可得到,降低了控制器设计的难度。同时该轨道可以应用于常用的工业控制器中从而降低了系统构建成本。最后,比较仿真和实验结果验证所提方法的有效性。通过使用此法可以实现在无测量摆角的传感器系统情况下准确地操作起重机,从而大大地简化其结构和降低其安装成本。 展开更多

关键词 旋转起重机 运动控制 残留摆角抑制S型曲线轨道 跟踪控制

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基于S型曲线轨道的机械系统残留振动抑制 被引量：3

5

作者 欧阳慧珉 张广明 +1 位作者 梅磊 邓歆 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2015年第5期683-687,共5页

针对车床进给系统,起重机以及材料搬运系统等广泛应用于各种工业场合的机械系统中所存在的振动问题,提出一种基于S型曲线轨道生成法实现其残留振动的抑制。给出含有振动特性的机械系统的简易动力学模型,基于该模型通过理论分析得到可以... 针对车床进给系统,起重机以及材料搬运系统等广泛应用于各种工业场合的机械系统中所存在的振动问题,提出一种基于S型曲线轨道生成法实现其残留振动的抑制。给出含有振动特性的机械系统的简易动力学模型,基于该模型通过理论分析得到可以抑制残留振动的S型曲线轨道的充分必要条件,数值仿真验证该条件的有效性,将上述条件应用于桥式起重机系统并通过实验结果进一步验证其有效性。该轨道可应用于常用的工业控制器中,从而降低其安装成本。 展开更多

关键词 机械系统 S型曲线轨道 残留振动抑制

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基于飞轮储能装置的风力发电系统输出功率柔性控制 被引量：5

6

作者 欧阳慧珉 张广明 +1 位作者 顾剑 黄宇程 《电机与控制应用》 北大核心 2014年第3期42-46,共5页

风力发电系统的输出功率和频率受风能的随机性、波动性和不确定性影响,使得大规模的风力发电系统不能直接并网,严重影响了风力发电事业的发展。针对此问题提出了采用飞轮储能装置对系统输出功率进行柔性控制的解决方案。通过双PWM变流... 风力发电系统的输出功率和频率受风能的随机性、波动性和不确定性影响,使得大规模的风力发电系统不能直接并网,严重影响了风力发电事业的发展。针对此问题提出了采用飞轮储能装置对系统输出功率进行柔性控制的解决方案。通过双PWM变流器将发电系统与储能系统相连,并控制系统间能量双向流动,从而调节风力发电系统的输出功率。基于瞬时功率理论,对风力发电系统输出功率采用内、外环相结合的控制策略。网侧PWM变流器采用直流侧电压和无功功率的外环控制,储能侧PWM变流器则采用直接功率控制策略,双PWM变流器的内环控制均采用dq轴电流解耦控制。仿真结果验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 飞轮储能 风力发电系统 柔性控制 输出功率波动

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异步电机全阶磁链观测器反馈矩阵设计 被引量：15

7

作者 邓歆 张广明 +2 位作者 王德明 梅磊 欧阳慧珉 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第12期7-17,共11页

异步电机全阶磁链观测器是以电机本身作为参考模型,通过构建状态方程观测电机的磁链与定子电流。它将定子电流作为输出,引入实际电流与观测电流的误差作为反馈校正,通过调整校正项的反馈矩阵增益,改善全阶磁链观测器的性能。全阶磁链观... 异步电机全阶磁链观测器是以电机本身作为参考模型,通过构建状态方程观测电机的磁链与定子电流。它将定子电流作为输出,引入实际电流与观测电流的误差作为反馈校正,通过调整校正项的反馈矩阵增益,改善全阶磁链观测器的性能。全阶磁链观测器的反馈矩阵设计从磁链模型切换策略与转速辨识动态特性两方面进行。全阶磁链观测器的特征函数表示磁链观测器在电流模型磁链观测器与电压模型磁链观测器之间切换的平滑程度;从双时间角度出发,全阶磁链观测器可以分解为转速辨识系统与磁链观测系统。在深入分析反馈矩阵对全阶磁链观测器的特征函数以及转速辨识动态特性的基础上,提出一种改善全阶磁链观测器平滑切换与全阶磁链观测器转速辨识动态特性的反馈矩阵设计方法。仿真和物理实验验证了分析方法的正确性与所提对策的可行性。 展开更多

关键词 全阶磁链观测器 反馈矩阵 特征函数 平滑切换 转速辨识 动态特性

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基于全阶模型的异步电机磁链观测收敛性分析与对策 被引量：8

8

作者 邓歆 张广明 +2 位作者 王德明 梅磊 欧阳慧珉 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期61-71,共11页

高性能交流驱动系统中,电机磁链位置能否准确获取将影响系统的动态与稳态性能。异步电机全阶模型同时实现了电机转速作为参数的在线辨识以及电机电流与磁链作为状态变量的实时观测。本文将对全阶模型在估计异步电机参数与变量过程中的... 高性能交流驱动系统中,电机磁链位置能否准确获取将影响系统的动态与稳态性能。异步电机全阶模型同时实现了电机转速作为参数的在线辨识以及电机电流与磁链作为状态变量的实时观测。本文将对全阶模型在估计异步电机参数与变量过程中的磁链收敛特性进行研究。由于全阶模型的非线性特性,采用奇异摄动理论,将全阶模型分解为转速辨识模型与磁链观测模型,两个模型在时间尺度上分离,通过分析磁链观测子系统中系统特征值的分布与阻尼特性,研究了磁链观测的收敛性与影响收敛速度的影响因子。研究结果表明磁链系统在中高速的阻尼特性需要改善,并提出了改善收敛性的对策。仿真和实验验证了分析方法的正确性与所提对策的可行性。 展开更多

关键词 全阶模型 异步电机 转速辨识 磁链观测 收敛性

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基于模型预测控制的轨迹跟踪算法研究 被引量：16

9

作者 刘卉 张广明 欧阳慧珉 《控制工程》 CSCD 北大核心 2016年第S1期61-65,共5页

针对轨迹跟踪问题,提出了一种基于模型预测控制的轨迹跟踪算法。首先,采用线性误差模型作为预测模型,通过对非线性系统进行线性化处理,得到需要的线性时变系统;然后,应用非线性运动学模型作为位置解算法,通过离散和连续轨迹函数,使得预... 针对轨迹跟踪问题,提出了一种基于模型预测控制的轨迹跟踪算法。首先,采用线性误差模型作为预测模型,通过对非线性系统进行线性化处理,得到需要的线性时变系统;然后,应用非线性运动学模型作为位置解算法,通过离散和连续轨迹函数,使得预测轨迹跟踪上期望轨迹;最后,采用仿真测试算法的性能,结果表明,基于模型预测控制的轨迹跟踪算法良好动态跟踪特性,实现轨迹跟踪的有效控制,达到预期的跟踪目标。 展开更多

关键词 模型预测控制 轨迹跟踪 线性时变系统 非线性系统

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超级电容在风力发电中的应用及未来发展 被引量：5

10

作者 唐坤 张广明 +1 位作者 欧阳慧珉 梅磊 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1114-1117,共4页

从能源利用率最优化的角度出发,介绍了超级电容的发展、原理、结构、优势和一般的组成方式以及在风力发电中的应用现状及未来发展趋势。超级电容作为新能源中一种有较长发展前景的储能器件之一,对于平滑、缓冲不稳定电能的需求,改善电... 从能源利用率最优化的角度出发,介绍了超级电容的发展、原理、结构、优势和一般的组成方式以及在风力发电中的应用现状及未来发展趋势。超级电容作为新能源中一种有较长发展前景的储能器件之一,对于平滑、缓冲不稳定电能的需求,改善电能质量具有重要意义。 展开更多

关键词 超级电容 新能源 储能 风力发电

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基于交叉解耦的滑模控制在磁轴承中的应用 被引量：5

11

作者 刘峰 王德明 +2 位作者 欧阳慧珉 张广明 袁宇浩 《轴承》 北大核心 2014年第11期12-15,47,共5页

针对电磁轴承转子在运行中存在的不平衡扰动和陀螺耦合问题,提出了将传统的交叉反馈控制与滑模变结构控制相结合的方案,建立了主动磁轴承径向4自由度数学模型,应用基于分散控制策略的交叉反馈控制方法对系统进行解耦并针对解耦后的整体... 针对电磁轴承转子在运行中存在的不平衡扰动和陀螺耦合问题,提出了将传统的交叉反馈控制与滑模变结构控制相结合的方案,建立了主动磁轴承径向4自由度数学模型,应用基于分散控制策略的交叉反馈控制方法对系统进行解耦并针对解耦后的整体系统设计了滑模控制器,应用Lyapunov稳定性理论选取切换函数的参数矩阵,对存在不平衡干扰的转子系统进行仿真。结果表明,该控制系统对期望值的跟踪特性良好,对水平轴的径向不平衡扰动的鲁棒性较强。 展开更多

关键词 主动磁轴承 扰动 控制器 滑模控制 交叉解耦

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基于有限元分析的磁悬浮轴承飞轮转子动力学研究 被引量：7

12

作者 宋骏琛 欧阳慧珉 张广明 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期403-407,共5页

利用Solid Works建立了磁轴承转子的三维模型,并导入Ansys workbench进行有限元分析。考虑了转子的陀螺效应,得出了磁轴承转子的固有频率及模态振型和相对应转子系统的坎贝尔曲线图;同时考虑了转子所受不平衡力的影响,根据不平衡力施加... 利用Solid Works建立了磁轴承转子的三维模型,并导入Ansys workbench进行有限元分析。考虑了转子的陀螺效应,得出了磁轴承转子的固有频率及模态振型和相对应转子系统的坎贝尔曲线图;同时考虑了转子所受不平衡力的影响,根据不平衡力施加位置的不同,进行了轴系的不平衡谐响应分析,巧妙的对模态分析的结果进行了验证。验证结果表明转子系统固有频率分析合理,可为进一步系统的振动特性研究以及结构动力特性的优化设计提供依据。 展开更多

关键词 磁轴承转子 陀螺效应 Ansys WORKBENCH 固有频率 不平衡谐响应分析

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谐振式无线电能传输系统串联式模型仿真研究 被引量：3

13

作者 朱晓靖 张广明 欧阳慧珉 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2014年第10期213-217,269,共6页

谐振式无线电能传输系统具有高效率、远距离、大功率的特点。串联式模型负载反射阻抗为纯阻性,便于系统设计,且其模型结构适合小负载研究。为优化设计无线电能模型,提出以串联式模型(SSSS:Series Model)为分析对象,从等效电路的角度研... 谐振式无线电能传输系统具有高效率、远距离、大功率的特点。串联式模型负载反射阻抗为纯阻性,便于系统设计,且其模型结构适合小负载研究。为优化设计无线电能模型,提出以串联式模型(SSSS:Series Model)为分析对象,从等效电路的角度研究系统传输效率、输出功率与共振线圈距离、负载电阻、谐振频率之间的关系,理论分析了线圈之间的距离、负载电阻、谐振频率对输出功率和传输效率的影响,并直接利用电流推导出效率及功率的计算式,最后通过Matlab工具仿真验证了上述模型的正确性,并得出了在允许的频率范围内,谐振频率越大,效率、功率不断提高的结论,为谐振式无线电能传输系统仿真模型研究和设计提供了参考和借鉴。 展开更多

关键词 无线电能传输 谐振耦合 串联模型 等效电路 效率分析

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交叉反馈控制在主动磁轴承中的应用研究 被引量：1

14

作者 禹春敏 欧阳慧珉 +1 位作者 张广明 刘峰 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2016年第8期131-136,共6页

在列车磁悬浮轴承转子优化控制的研究中,由于径向四自由度磁轴承转子在旋转过程中的交叉耦合,影响系统的稳定性。为提高控制性能,应用交叉反馈控制方法抑制由交叉耦合引起的转子圆锥模态运动,根据转子系统在广义坐标系下的运动方程建立... 在列车磁悬浮轴承转子优化控制的研究中,由于径向四自由度磁轴承转子在旋转过程中的交叉耦合,影响系统的稳定性。为提高控制性能,应用交叉反馈控制方法抑制由交叉耦合引起的转子圆锥模态运动,根据转子系统在广义坐标系下的运动方程建立基于交叉反馈控制的磁轴承系统数学模型。选取合理的交叉参数对系统交叉耦合进行补偿,并设计一种两级交叉反馈控制结构提高交叉反馈控制性能,在满足系统稳定判据的情况下将二阶低通滤波器和积分反馈应用于两级交叉反馈控制系统,仿真结果表明,两级交叉反馈系统提高了系统稳态精度并且对交叉耦合和负载扰动有良好的抑制作用。 展开更多

关键词 主动磁轴承 角度控制模型 交叉反馈控制 参数选取

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基于H∞回路成形法的磁轴承鲁棒控制器设计 被引量：1

15

作者 孟鹏飞 张广明 欧阳慧珉 《轴承》 北大核心 2016年第4期10-15,共6页

根据磁轴承典型的复杂非线性系统的特点,建立了径向4自由度的转子动力学模型,通过对系统的陀螺效应、惯性耦合以及非线性摄动进行分析,设计了基于H∞回路成形法的磁轴承鲁棒解耦控制器。采用MATLAB/Simulink软件对系统进行了起浮、干扰... 根据磁轴承典型的复杂非线性系统的特点,建立了径向4自由度的转子动力学模型,通过对系统的陀螺效应、惯性耦合以及非线性摄动进行分析,设计了基于H∞回路成形法的磁轴承鲁棒解耦控制器。采用MATLAB/Simulink软件对系统进行了起浮、干扰仿真试验,结果表明,该设计方法使系统具有较好的鲁棒性和快速性,系统在摄动状态下仍能保持良好的控制品质。 展开更多

关键词 磁轴承 鲁棒控制 回路成形

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基于传递矩阵法的磁悬浮轴承转子的动力学分析 被引量：2

16

作者 宋骏琛 欧阳慧珉 张广明 《机电工程技术》 2014年第11期11-13,78,共4页

转子是磁悬浮轴承系统旋转机械的核心部件,其性能与系统稳定性及各项技术指标紧密相连。提升转子动态性能已成为当务之急。以磁悬浮开关磁阻电机的磁轴承转子为例,通过普劳尔传递矩阵法和MATLAB强大的绘图功能分别就柔性、刚性两种不同... 转子是磁悬浮轴承系统旋转机械的核心部件,其性能与系统稳定性及各项技术指标紧密相连。提升转子动态性能已成为当务之急。以磁悬浮开关磁阻电机的磁轴承转子为例,通过普劳尔传递矩阵法和MATLAB强大的绘图功能分别就柔性、刚性两种不同状态下的支承,计算出了该轴系的固有频率及临界转速,并得到了相应的主振型图。 展开更多

关键词 磁悬浮轴承 传递矩阵 动态性能 固有频率 临界转速

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磁悬浮轴承转子动力学分析及其主动控制研究 被引量：2

17

作者 宋骏琛 欧阳慧珉 张广明 《机电工程技术》 2014年第12期165-168,共4页

转子是磁悬浮轴承系统旋转机械的核心部件,其性能与系统稳定性及各项技术指标紧密相连。磁悬浮轴承转子系统以其高转速,高功效的特点已成为当代旋转机械系统的核心,有效提高其安全性能已经成为研究因素里的重中之重。综述了磁悬浮轴承... 转子是磁悬浮轴承系统旋转机械的核心部件,其性能与系统稳定性及各项技术指标紧密相连。磁悬浮轴承转子系统以其高转速,高功效的特点已成为当代旋转机械系统的核心,有效提高其安全性能已经成为研究因素里的重中之重。综述了磁悬浮轴承转子系统动力学特性研究内容的现状和研究方法的应用,以及转子振动主动控制的几种方式,分别针对每个要素的不同研究方法做出了分析与总结,旨在对磁悬浮轴承转子振动控制技术的发展趋势进行展望。 展开更多

关键词 磁悬浮轴承转子系统 动力学特性 主动控制

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飞轮储能在风电输出功率中的柔性控制研究

18

作者 黄宇程 张广明 +1 位作者 欧阳慧珉 梅磊 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期833-835,共3页

阐述了飞轮储能的基本结构和工作原理,介绍了含有飞轮储能装置的风电系统有功功率柔性控制策略,研究了飞轮参考功率指令值的五种获取方法,比较了其优缺点,得出功率平滑控制跟踪效果的差异。

关键词 飞轮储能 风力发电 功率控制 参考功率

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磁悬浮轴承技术在风机与泵类设备中的应用现状

19

作者 汤士明 梅磊 欧阳慧珉 《微特电机》 北大核心 2013年第8期68-70,73,共4页

阐述了磁悬浮轴承的基本原理与优点,详细比较了与磁悬浮轴承技术相关的国内外最新研究动态,并研究了其在风机和泵类设备中的应用现状,最后通过分析磁悬浮轴承在空调应用中的技术性和经济性问题得出了其在空调风机、压缩机等设备上具有... 阐述了磁悬浮轴承的基本原理与优点,详细比较了与磁悬浮轴承技术相关的国内外最新研究动态,并研究了其在风机和泵类设备中的应用现状,最后通过分析磁悬浮轴承在空调应用中的技术性和经济性问题得出了其在空调风机、压缩机等设备上具有良好的市场应用前景的结论。 展开更多

关键词 磁悬浮轴承 风机 泵 空调

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磁轴承动静不平衡扰动影响及其控制策略

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作者 吴克辰 欧阳慧珉 +1 位作者 张广明 梅磊 《计算机仿真》 北大核心 2021年第4期218-224,共7页

磁轴承系统是磁悬浮飞轮储能系统的核心部件之一。由于加工精度以及设备安装精度等因素的影响,使得转子在转动过程几何轴与惯性轴不重合、磁场中心与质心不重合、位移传感器中心与质心不重合,使得磁轴承系统支撑的转子在旋转时会产生不... 磁轴承系统是磁悬浮飞轮储能系统的核心部件之一。由于加工精度以及设备安装精度等因素的影响,使得转子在转动过程几何轴与惯性轴不重合、磁场中心与质心不重合、位移传感器中心与质心不重合,使得磁轴承系统支撑的转子在旋转时会产生不平衡振动,影响转子的运行特征和稳定性。飞轮储能装置的转子由磁轴承控制,要抑制振动的关键就在于磁轴承控制器的设计。首先对磁轴承进行数学建模,随后对振动的产生和影响进行了数学分析,在分析的基础上提出了一种自适应迭代补偿的控制方法,随后通过仿真验证了上述方法对振动有一定的抑制作用。 展开更多

关键词 飞轮储能用磁轴承 振动机理分析 迭代搜寻 迭代学习

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