基于基准频率自适应谐波准谐振控制器的宽变频逆变电源控制研究

360~800 Hz宽变频交流电源系统是多电飞机电力系统的主要发展方向之一。为实现宽变频中频逆变电源在包括带整流型非线性负载等工况下的宽范围谐波抑制,保证其任意基准频率下的输出电压质量,提出一种基于频率基准自适应谐波准谐振控制器的控制策略。基于滤波电感电流反馈,设计了包含数字控制延迟补偿的有源阻尼方案,以抑制输出滤波器的谐振尖峰,对电压控制器的被控对象进行校正使系统得到简化;设计并采用积分与准比例谐振相结合的基波追踪控制器以消除基波频段的稳态误差;提出基准频率自适应的补偿角度设计方法以实现谐波准谐振控制在电压环控制带宽之外的谐波抑制。在理论分析的基础上,搭建了一台300~800 Hz/600 W单相逆变器样机并进行实验测试,结果表明,采用该控制策略的逆变器能够实现宽基波频段内任意基准频率下的宽范围谐波抑制,且具有良好的稳态和动态输出特性。

基于MM算法的智能反射面辅助NOMA系统协作传输方案设计

智能反射面(IRS)被视为第六代移动通信系统的尖端和革命性技术。文中研究了IRS辅助的协作多点与非正交多址接入(CoMP⁃NOMA)融合系统的上行发射功率最小化问题。具体地,将IRS部署在两小区的边缘,用于提升边缘用户的传输性能。为了解决提出的功率最小化问题,文中利用发射功率与相位偏移之间的关系,将功率分配和相位偏移联合优化问题转化为纯相移优化问题。然而,由于恒模约束,转化后的相移优化问题仍为非凸问题,因此,提出了一种基于MM算法的相移优化方案。仿真结果表明,在相同的测试条件下,所提出解决方案的传输功耗明显低于其他基准方案。

抗电感参数扰动的400Hz逆变器控制策略研究

400Hz逆变器需具备一定的过载能力,以使挂接于交流母线电子设备故障时继电保护装置动作。然而,过载时滤波电感感值会显著下降,传统有源阻尼控制难以适应LC滤波器谐振频率f_(r)宽范围变化。此外,考虑到400Hz逆变器低次谐波频率较高,其往往落于控制带宽之外且接近于f_(r),低次谐波抑制和系统稳定性较难得以兼顾。为实现滤波电感参数扰动下400Hz逆变系统稳定性提升和宽频率范围低次谐波抑制,文中采用二阶滤波器对有源阻尼内环进行相位超前补偿,提出有源阻尼自适应控制律,其根据预设阻尼比在线调整不同工况下内环反馈比例系数,以实现滤波器谐振峰相同阻尼效果。进一步,提出采用附加相角补偿的特定次谐波谐振控制,并给出相位补偿角度的设计方法,其可实现控制带宽外以及f_(r)附近低次谐波抑制。最后,搭建一台600W单相400Hz逆变器,实验结果表明,所提控制策略可以实现不同工况下滤波电感参数扰动时良好的系统稳定性和低次谐波抑制效果。

智能超表面辅助双小区NOMA系统下行低功耗传输方案研究

由于在频谱效率与功率效率方面的优势,智能超表面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)和非正交多址接入(Non⁃Orthogonal Multiple Access,NOMA)被视为未来无线通信的两项关键技术,文中针对IRS与NOMA的融合系统展开研究。具体地,将IRS部署在两小区的边缘,用于提升小区边缘用户的传输性能,建立了IRS辅助两小区NOMA系统的下行传输功率最小化问题。为了求解建立的发射功耗最小化问题,推导了基站传输功率与IRS相移矩阵之间的关系,并将传输功率分配系数和相移矩阵的联合优化问题转化为单纯的相移优化问题。由于相移向量中每个元素需服从恒模约束,转换后的相移优化问题仍为非凸优化问题,提出了一种顺序相位旋转算法进一步求解相移优化问题。仿真结果表明,在相同的实验配置下,文中提出的下行传输方案在发射功耗方面的性能明显优于其他基准方案。

串联型机械臂直线轨迹规划Bresenham算法应用与改进

针对机械臂末端的轨迹规划中,利用直线解析式作直线规划时在微控制器中计算存在的使用除法计算求解结果不精确、运算量大的问题,引入Bresenham算法。依托设计的机械臂模型,对机械臂建立Denavit–Hartenberg(D-H)参数数学模型,采用位姿矩阵和简化自由度的平面解析法求解正、逆运动学;对应用Bresenham算法的机械臂进行建模仿真,分析各个关节的运动情况和应用该算法产生的效果;对算法造成的不良影响做出步数补偿优化的改进和仿真。仿真结果中机械臂能够按照既定直线轨迹运行,算法中规避了除法运算,算法优化后起动时转速要求降低了近1/2;与直线解析式规划方法相比,提高了运算速度,避免了机械臂末端误差的产生。Bresenham算法在机械臂直线轨迹规划上具有规划精确、运算量小的特点;采用步数补偿优化后起到了改善算法中起动时转速突变的缺陷。

基于四臂协调控制的魔方还原系统设计与实现

为了解决舵机本身旋转角度的限制、滑轨机械自由度的限制,以及在四机械臂的机械限制下能够协调控制旋转魔方6个平面的问题,针对魔方结构建立易于控制的位置状态模型,通过切换魔方位置状态控制其所有平面。建立舵机及机械臂的状态模型,进而针对建立的模型设计四机械臂协调控制算法,有序执行魔方的各个旋转操作。通过设计控制电路、舞台演示模块、滑轨机械臂、U型机械手等模块完成系统硬件搭建,并根据四机械臂协调控制算法设计了完整的控制程序。结果表明,系统通过四机械臂协调控制算法能够在现有机械结构的限制下流畅地将一个任意打乱、任意放置的魔方还原,实现教学演示与科普展示的推广使用。系统中的颜色识别和机械手的协同控制部分为其他分拣装配提供了新的思路,对无人自动展示装置等设计也具有一定的参考价值。