赵凯辉
- 作品数：31 被引量：284H指数：11
- 供职机构：湖南工业大学电气与信息工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金湖南省自然科学基金湖南省教育厅科研基金更多>>
- 相关领域：电气工程机械工程交通运输工程文化科学更多>>
- 基于扩展滑模扰动观测器的永磁同步电机新型无模型滑模控制被引量：59
- 2022年
- 针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)控制系统采用传统PI控制算法时因参数摄动而导致电机控制性能下降的问题,提出一种转速环改进型无模型滑模控制方法(improved model-free sliding mode control,IMFSMC)。首先,建立PMSM在参数摄动时的新型超局部模型。其次,采用一种改进趋近律设计转速环无模型滑模反馈控制器;同时利用扩展滑模扰动观测器(extended sliding mode disturbance observer,ESMDO)估计超局部模型中的未知部分,并通过Lyapunov稳定性理论证明了该控制器和观测器的稳定性。最后,与PI控制以及传统无模型滑模控制的仿真和实验对比,结果证明所提方法能有效改善PMSM在发生参数摄动时的暂稳态性能,降低对电机模型的依赖,提升系统鲁棒性和抗干扰性能。
- 赵凯辉戴旺坷周瑞睿冷傲杰刘文昌邱鹏旗黄刚吴公平
- 关键词：永磁同步电机
- PMSM失磁故障的有限集模型预测容错控制被引量：12
- 2019年
- 针对永磁同步电机(PMSM)在复杂牵引工况下转子永磁体容易发生失磁故障的问题,提出一种基于磁链在线观测的有限集模型预测容错控制方法。首先,建立PMSM失磁故障的数学模型,分析了传统PI控制方法对永磁体失磁故障的容错功能有限。其次,设计永磁体磁链滑模观测器实时观测转子磁链;最后,提出了有限集模型预测的容错控制算法,并把观测的磁链信息反馈到有限集预测容错控制器,使预测模型中的电机参数数值与电机实际参数数值保持一致,以减小永磁体失磁故障对电机控制性能的影响,从而实现失磁故障的容错控制。仿真及实验结果表明,与传统PI控制相比,有限集模型预测容错控制方法的容错能力和鲁棒性更强。
- 赵凯辉陈跃张昌凡何静黄刚李涛
- 关键词：失磁故障容错控制滑模观测器
- 无稳态振荡极值搜索重载机车最优粘着控制被引量：2
- 2018年
- 针对提高重载机车的粘着利用率问题,提出了一种基于无稳态振荡极值搜索算法的最优粘着控制策略。首先,建立了重载机车动力学模型;其次,采用无稳态振荡极值搜索算法设计了重载机车最优粘着控制器。上述方法无需估计轨面的粘着系数,根据粘着特性曲线可自寻优搜索峰值,使轮轨和机车间的蠕滑速度控制在最优点附近。最后,与传统的滑模极值搜索最优粘着控制方法进行仿真对比。仿真结果表明,稳态振荡极值搜索有效解决了滑模极值搜索法存在的稳态振荡问题,验证了方法的有效性。
- 赵凯辉李燕飞张昌凡李鹏
- 关键词：重载机车
- 一种永磁同步电机失磁故障容错预测控制算法被引量：21
- 2017年
- 针对永磁同步电机失磁故障导致牵引系统带负载能力降低的问题,提出一种基于磁链在线检测容错预测控制算法。首先,根据永磁同步电机预测控制模型,详细分析了永磁体发生失磁故障对电流控制和电机运行状态的影响。其次,设计了基于滑模变结构的观测器,利用滑模变结构等值控制原理,建立了实时估计永磁体磁链算式。通过永磁体磁链算式,进而计算状态电流观测值。最后,提出了容错预测控制算法。该算法将状态电流观测值作为反馈量输入到容错预测控制器中,以使响应电流准确跟踪给定电流,从而达到容错控制的目的。通过仿真及实验验证,证明了所提算法的可行性和有效性。
- 张昌凡吴公平何静冯江华赵凯辉
- 关键词：电流预测控制失磁故障
- 高速列车分布式速度协同跟踪控制方法研究被引量：8
- 2022年
- 针对高速列车运行过程中受外界干扰而导致的各车厢速度不同步问题,提出了一种基于改进扰动观测器的高速列车分布式速度协同跟踪控制一致性算法。首先,建立高速列车分布式模型,其次,将高速列车与多智能体系统相结合,设计分布式速度协同跟踪控制算法;同时利用改进的扰动观测器估计系统的复合未知扰动,并将其观测值反馈补偿给控制器,以消除复合未知扰动对高速列车运行的影响;通过Lyapunov稳定性理论分别证明了控制器和观测器的稳定性。最后,通过仿真对所提方法进行验证,所提方法的速度跟踪精确度达到了99.9%。
- 赵凯辉邱鹏旗张昌凡何静
- 关键词：高速列车多智能体系统
- 重载机车滑模极值搜索最优粘着控制研究被引量：13
- 2018年
- 为解决因轨面潮湿、雨雪外界条件变化等因素影响轮轨粘着特性而导致重载机车牵引力不能有效发挥的问题,提出一种基于滑模极值搜索的超螺旋滑模最优粘着控制算法。首先建立重载机车动力学模型;然后根据极点配置法设计全维状态观测器实时估计轮轨粘着系数,采用滑模极值搜索算法实时搜索出变化轨面的最佳蠕滑速度,并应用微分跟踪器跟踪最佳蠕滑速度导数;进而采用超螺旋滑模控制算法设计控制器使重载机车运行于最佳粘着点附近。仿真结果与传统滑模控制相比,粘着系数搜索到实际最优值的时间提前10 s,转矩误差保持在3%内;所提出的控制方法能够快速搜索到不同轨面下的最佳蠕滑速度,实现了重载机车的最优粘着控制。
- 赵凯辉李燕飞张昌凡何静李鹏
- 关键词：重载机车
- 基于扩展滑模扰动观测器的高速列车分布式速度协同滑模控制
- 2025年
- 针对高速列车运行中因受外界未知扰动而导致的各车厢速度不同步问题,提出一种基于扩展滑模扰动观测器的高速列车分布式滑模控制算法。首先,考虑高速列车运行的受力情况,建立高速列车多质点模型;其次,设计领航者车厢滑模控制器和跟随者车厢分布式滑模控制器,构建扩展滑模扰动观测器估计外界未知干扰,并反馈给分布式滑模控制器,以消除外界未知干扰对高速列车各车厢速度同步造成的影响,同时利用Lyapunov理论证明了算法的稳定性。最后,通过Matlab仿真验证了该算法能实时精确观测外界未知扰动并反馈补偿,跟随者车厢能快速跟踪领航者车厢的速度,速度跟踪精确度高达99.9%。
- 游鑫赵凯辉吕玉映谯梦洁黄嘉懿李祥飞
- 关键词：高速列车
- 永磁同步电机柔性负载谐振抑制滑模控制
- 2024年
- 针对永磁同步电机驱动柔性负载造成的机械谐振情况,通过负载转速反馈提出了一种复合滑模控制谐振抑制策略。首先,建立柔性负载系统的双惯量数学模型;其次,根据负载侧速度反馈,结合新型滑模趋近律,设计了一种滑模控制器来抑制谐振;同时,设计滑模扰动观测器观测转速误差和系统的负载扰动,并将估计值反馈至滑模控制器进行补偿,提高速度的控制精度,减少了负载扰动对系统抖振的影响。研究结果表明,与PI控制、传统滑模控制对比,通过仿真和半实物实验验证所提出的滑模控制策略具有较强的谐振抑制效果。
- 贾宁赵凯辉吕玉映李祥飞
- 关键词：永磁同步电机滑模控制柔性负载
- 基于超螺旋滑模观测器的六相永磁同步电机失磁故障重构被引量：11
- 2020年
- 针对六相永磁同步电机在复杂运行工况下永磁体容易发生失磁故障的问题,提出一种基于超螺旋算法的永磁体失磁故障重构方法。首先,利用矢量空间解耦坐标变换(VSD)进行降阶和解耦,构建了六相永磁同步电机失磁故障数学模型。其次,以定子电流为状态变量,设计基于超螺旋算法的滑模观测器(STA-SMO),根据滑模等值原理实现转子磁链的实时重构,并采用一种类二次型Lyapunov函数证明了所设计STA-SMO的稳定性。最后通过仿真与实验验证了该方法的有效性,与传统滑模观测器(SMO)相比,所设计的STA-SMO准确地实现了对失磁故障的重构,有效抑制了抖振,且鲁棒性更强。
- 赵凯辉冷傲杰何静陈跃周瑞睿戴旺坷吴思成
- 关键词：六相永磁同步电机失磁故障滑模观测器
- 一种永磁同步电机的失磁故障重构方法研究被引量：21
- 2014年
- 针对永磁同步电机存在失磁问题,提出一种基于状态观测器的失磁故障实时检测方法。通过选择磁场同步旋转坐标系下定子电流为状态变量,建立内置式永磁同步电机失磁故障的数学模型。采用两个观测器对永磁体磁链进行实时估计的技术,首先利用龙伯格观测器隔离系统矩阵中电机速度变化对观测器误差方程造成的影响,然后设计滑模变结构观测器,并依据滑模变结构等值控制原理,建立估计永磁体磁链算式。为减少滑模运动的抖动,采用连续函数取代符号函数方法,构造失磁故障重构算法。最后通过仿真验证,证明所提方法的可行性和有效性。
- 何静张昌凡贾林李祥飞赵凯辉
- 关键词：内置式永磁同步电机失磁观测器滑模
