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“永磁电机高性能控制方法”项目获日内瓦国际发明展特别金奖
[发布日期:2018-04-26  点击次数:767]

清华大电机系肖曦教授课题组“永磁电机高性能控制方法”项目在4月11-15日举行的第46届日内瓦国际发明展上获得特别金奖(金奖,并获得评委会特别推荐)。

交流永磁电机控制系统应用广泛,由于系统模型的高阶非线性特性,以及各类复杂工况带来的电、磁、热多场和多物理因素强耦合性,如何实现系统的高性能和高可靠性运行是当前面临的重要难点问题,也是制约诸多行业发展的重要技术瓶颈。

为此,项目针对工业机器人、数控机床等工业自动化设备的实际需求,对交流电机的高动态响应、高可靠性和高精度控制等技术开展研究。

项目主要成果包括:

提出一套交流永磁电机增量预测控制方法与策略,并给出了控制系统的理论分析与优化设计方法,可提升转矩动态响应速度和系统稳定性;

针对电机的极低速区控制,提出了一套位置和速度的低延时采样、滤波算法和插值预测方法,可有效减小速度和位置测量延时,提高速度和位置控制精度;

针对永磁电机失磁难题,从电机控制角度提出一种基于扩展卡尔曼滤波器的动态观测方法,可实现对永磁电机永磁体磁场变化情况的动态在线监测、分析和优化控制。

成果通过清华大学与相关企业的合作,所开发高性能电机控制系统已广泛应用于机器人、加工中心及各种工业自动化设备中,用户单位包括国内外20余家电力传动设备企业。

典型应用案例包括:在多关节机器人中实现了多轴伺服控制关键技术的国产化替代,并开始占据显著市场份额;基于高动态响应算法实现的电机驱动型高压断路器填补了国内行业空白,并实现了国内首台套的成功投运。

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