基于模糊扩展卡尔曼的直线感应电机无速度传感器控制

直线感应电机(linear induction motor,LIM)可实现无接触、无摩擦的直线运动,具有爬坡强、横断面小、低噪音等优势,在中低速磁悬浮与城市轨道交通中被广泛应用。其中,基于观测器的电机无速度传感器矢量控制方法,是解决速度传感器成本高、可靠性低、维护难等问题的有效途径。针对LIM速度辨识受系统内外扰动影响导致观测精度下降问题,提出基于模糊扩张卡尔曼滤波(Fuzzy Extended Kalman Filter,FEKF)的速度观测方法,提高观测器鲁棒性。首先在αβ坐标系下建立考虑动态边端效应的LIM数学模型,利用LIM的实时电流和电压作为输入信号,以电流、磁链和速度作为状态变量,推导出基于扩展卡尔曼滤波(extended kalman filter,EKF)观测器电机状态空间方程的离散模型,利用EKF对LIM的速度和磁链进行在线观测,并用于实现LIM的矢量控制。其次,为提高EKF的噪声协方差矩阵Q对LIM系统内外扰动的鲁棒性,引入模糊控制方法对矩阵Q进行自适应调整,实现速度与磁链的估计精度。具体通过计算系统理论残差与实际残差的偏离程度得到噪声调节因子,实时调整噪声协方差矩阵Q,并在下一周期更新模糊扩展卡尔曼的反馈增益矩阵,提高对速度与磁链的估计精度。之后对系统的能观性与FEKF的收敛性进行分析,探明矩阵Q中各参数的边界及整定规律。最后通过仿真和硬件在环实验验证所提FEKF优化算法的有效性,结果表明FEKF能有效提高对LIM速度辨识准确性,实现LIM无速度传感器矢量控制。

基于改进跟踪微分器的电磁悬浮控制系统研究

在电磁悬浮(EMS)控制系统中,如何实现间隙及间隙微分信号的有效提取是提升系统控制性能的关键问题。针对当前跟踪微分器(TD)存在的综合控制函数形式复杂、参数整定繁琐、输出存在抖振等问题,设计了一种改进的非线性跟踪微分器,旨在提升传感器信号的提取质量。首先通过引入反平方根函数与终端吸引子函数,设计了新型的跟踪微分器。之后应用稳定性理论对改进跟踪微分器的收敛性进行验证,并通过扫频测试进行频域特性分析,明确了该跟踪微分器的参数整定原则。最后进行了闭环控制系统仿真与实物验证,结果表明,ISRU-TD相对于其他3种TD方法在稳态误差方面表现出显著优势。输出位置信号的稳态误差减小了92.58%,相对于ATD减小了18.18%,相对于Fhan-TD减小了42.55%,而与HSTD相比则增加了3.7%。此外,ISRU-TD使输出位置信号的调节时间显著减小,相对于ATD减小了38.68%,相对于Fhan-TD减小了61.99%,相对于HSTD减小了58.06%。表明其具有出色的信号跟踪和噪声抑制能力。

考虑边端效应及参数变化的直线感应电机MRAS速度观测方法

以轨道交通直线感应电机(Linear Induction Motor,LIM)牵引驱动系统速度观测器为研究对象,针对边端效应及电机参数变化导致辨识结果实时性、鲁棒性不足的问题,提出一种基于二阶超螺旋滑模的改进模型参考自适应系统(Model Reference Adaptive System,MRAS)速度观测方法。首先,以计及动态边端效应的初次级电压电流磁链方程为核心,设计直线感应电机标准MRAS速度观测器,降低边端效应对速度辨识性能的影响。然后,进一步分析初级集肤效应和初次级横向错位对标准MRAS速度观测器辨识性能的影响。在此基础上,基于二阶超螺旋算法对MRAS参考模型进行改进,利用主滑模面和辅助滑模面对次级磁链观测的干扰项进行补偿,同时抑制由于滑模算法引入的系统抖振,提高了速度观测器的鲁棒性和动态性能。最后,搭建仿真和硬件在环实验环境进行算法验证。实验结果表明:励磁互感及其他电机参数随边端效应修正因子变化,标准MRAS观测器在突加负载、引入测量误差和电机参数突变的工况下,速度辨识误差明显;改进的MRAS观测器能够实现直线感应电机速度的快速、准确辨识,基于该速度观测器的矢量控制策略,在突加负载、引入测量误差和电机参数突变的工况下,控制性能满足设计要求。研究结果能为轨道交通直线感应电机无速度传感器牵引驱动系统的研究提供一定借鉴。

基于改进互联型全阶观测器的直线感应电机在线参数辨识

由于直线感应电机特殊结构和动态边端效应等影响,其励磁电感和次级损耗电阻的变化机理和规律复杂,为提高观测器对励磁电感和次级损耗电阻的辨识精度和性能,提出一种基于改进互联型全阶观测器的直线感应电机双参数在线辨识方法.首先,根据考虑动态边端效应的直线感应电机T型等效电路,建立双参数变化的电机状态空间方程,并分析参数变化及耦合特性对电机极点影响;其次,为减小参数耦合对辨识精度的影响,建立双参数互联的低耦合辨识模型,完成互联型全阶自适应观测器设计,采用Popov超稳定性理论推导励磁电感和次级电阻在线辨识的自适应律,实现双参数在线辨识;然后,为提高观测器的稳定性和收敛速度,结合新型极点配置法完成反馈增益矩阵的推导与设计;最后,搭建仿真模型和硬件在环辨识模型进行实验验证.结果表明:新型全阶自适应观测器在启动加速阶段时励磁电感和损耗电阻辨识误差在0.01%左右;在负载动态时损耗电阻辨识误差在0.03%左右.

磁浮管轨直线感应电机牵引悬浮协同优化设计

在磁浮管轨运输系统中,采用悬浮电磁铁与直线感应电机(linear induction motor,LIM)同平面安装方案,可有效减小盾构面积,降低建设成本;同时,LIM法向力能够提供辅助悬浮力,提高系统综合能效。围绕牵引力与法向力协同优化中建模求解误差大、优化复杂等问题,提出一种基于响应面法的一体化LIM优化设计方法。首先,确立牵引力及法向力设计目标,完成电机初始设计。其次,结合Box-Behnken试验设计法和方差分析法,分析电机参数对牵引力和法向力的影响规律,确定敏感参数集。再次,利用响应面法建立关于敏感参数的二阶代理模型,并通过了模型拟合度检验。在加工精度与电机饱和等约束下,通过二代非支配排序遗传算法对代理模型进行多目标寻优。最后,利用Maxwell软件对优化前后的电机进行时步有限元仿真。结果表明,在工频、额定电流15 A的工况下,初始电机的牵引力和法向力分别为305.9和-60.5 N,优化后为309.4和-309.3 N,优化后性能指标显著提升,设计误差分别为3.13%和3.10%,表明了协同优化设计方法切实有效。

永磁同步电机模糊自适应低开关频率模型预测电流控制

在永磁同步电机有限集模型预测控制中没有脉宽调制环节,最优电压矢量直接作用于逆变器,开关频率高。为降低开关频率,拟通过永磁同步电机模型预测电流控制系统的代价函数中,引入权重系数自适应调整的开关频率控制项。首先,建立模型预测电流控制模型,分析运行工况及控制周期对开关频率的影响;其次,在代价函数中引入开关频率控制项,分析开关频率控制项权重系数对开关频率和电机控制性能的影响规律;然后,基于模糊控制理论设计权重系数自适应调整的模型预测电流控制系统,通过检测定子电流和参考电流的控制误差值作为模糊控制的输入量,开关项权重系数作为模糊输出量,实现开关项权重系数的自适应调整。仿真结果表明,模糊自适应开关项权重系数控制方式相比于固定权重系数控制,在转速为500r/min时电流谐波增大0.36%时而开关频率降低1.5kHz左右,在2000r/min时开关频率降低0.8kHz左右。

电针治疗混合痔术后临床观察

目的:观察电针治疗混合痔术后的临床疗效。方法:选取120例符合纳入标准的混合痔术后患者,根据随机数字表法分为观察组与对照组各60例。对照组给予混合痔术后常规治疗,观察组在对照组治疗的基础加以电针治疗(取穴:双侧大肠俞、承山穴、二白穴),两组均持续治疗3 d。观察两组患者治疗前后的肛门坠胀、便血症状评分,疼痛视觉模拟量表(VAS)评分,匹兹堡睡眠质量指数(PSQI)量表评分以及术后首次排尿时间、首次排尿量与不良反应发生情况(呕吐、眩晕、恶心等);比较两组总有效率。结果:观察组总有效率为96.67%,对照组总有效率为85.00%,观察组总有效率高于对照组(P<0.05)。治疗后两组患者肛门坠胀评分、便血评分、疼痛VAS评分、PSQI量表各项评分及总分均较治疗前降低,且观察组低于对照组(均P<0.05);观察组术后首次排尿时间短于对照组,首次排尿量多于对照组,差异均具有统计学意义(均P<0.05);治疗期间两组患者均未见不良反应发生。结论:电针治疗混合痔术后可缓解患者症状,减轻疼痛,促进排尿功能恢复,提高睡眠质量,促进患者术后康复,值得临床推广应用。

谭新华教授治疗勃起功能障碍用药规律分析

目的通过对谭新华教授治疗勃起功能障碍的中药处方进行用药和配伍规律分析,为临床治疗提供参考。方法收集谭新华专家门诊2021年1月至2021年10月治疗勃起功能障碍的中药处方,建立医案数据库,基于中医传承计算平台3.0进行药物性味、归经、使用频次分析,以及相关规则与聚类分析。结果纳入治疗勃起功能障碍的中药处方227张,包含药物153味。用药以甘温为主,归肝、肾两经居多,脾经其次。补虚药使用最多,频次≥100的药物有10味,高频药物有茯苓、巴戟天、淫羊藿等,常见药对是淫羊藿-巴戟天。聚类分析发现,谭新华教授治疗勃起功能障碍有脾肾同调、补肾固涩、疏肝活血、平补阴阳、肝肾并治5种经典治法。结论谭新华教授治疗勃起功能障碍宜清补脾胃,在补肾的基础上注重固肾、疏肝养血、气火同调,以期为临床治疗用药提供思路和参考。

火棘不同组织内生细菌群落多样性

为了解火棘不同组织内生细菌群落多样性,该研究采用高通量测序技术对火棘内生细菌16S rRNA V5~V7可变区进行测序,分析火棘不同组织部位内生细菌群落多样性。结果表明:(1)从火棘根、茎、叶组织中共获得内生细菌OTU 1818个,其中根部754个,茎部308个,叶部756个,三者共有OTU 152个。(2)物种分类显示,不同火棘组织内生细菌具有丰富的群落多样性,火棘根部内生细菌种类隶属于23门53纲137目216科373属557种,其中异样根瘤菌属(Allorhizobium-Neorhizobium-Pararhizobium-Rhizobium)和链霉菌属(Streptomyces)为优势属,其相对丰度分别为10.57%和8.00%;茎部内生细菌种类隶属于21门32纲76目126科204属270种,其中马赛菌属(Massilia)和未知分类的丛毛单胞菌科属(unclassified_f_Comamonadaceae)为优势属,其相对丰度分别为31.10%和12.82%;叶部内生细菌种类隶属于21门52纲130目210科380属581种,其中土芽孢杆菌属(Geobacillus)和假单胞菌属(Pseudomonas)为优势属,其相对丰度分别为12.31%和9.84%。(3)PICRUSt功能预测表明,根部内生细菌物种最丰富,参与各种代谢调控的细菌丰度最高。该研究结果为进一步探讨植物内生细菌功能,挖掘新的有益微生物资源提供了参考。

单点常导电磁悬浮实验装置研究

为了研究单点常导电磁悬浮系统的系统结构和控制算法,该文设计一套小型实验装置。针对现有悬浮斩波器输出的电流纹波较大和悬浮损耗较高等问题,使用第三代功率半导体SiC MOSFET优化悬浮斩波器,实现高开关频率和低开关损耗。实验结果表明,基于SiC MOSFET的悬浮斩波器可有效降低电流纹波并减小功率损耗。单点常导电磁悬浮实验涉及自动控制原理、电力电子技术、模拟电路、数字电路等多门学科,该装置可作为自动控制原理和电力电子技术的实验教学装置,帮助本科生深入课程内容和提升实践动手能力。

基于IPSO-LADRC速度环直线感应电机矢量控制研究

直线感应电机(LIM)有噪音低、振动小、反应速度快等优点,在城市轨道交通应用中日益普及,但LIM边端效应的存在及载荷变化会产生电磁扰动和负载扰动,导致速度跟踪效果不理想。针对上述问题,提出一种基于改进粒子群算法(Improved Particle Swarm Optimization,IPSO)的线性自抗扰(LADRC)速度调节器。首先建立考虑边端效应的电机等效电路模型,在此基础上,通过速度微分方程分析扰动对速度跟踪的影响机理。其次设计LADRC调节器,针对调节器参数难整定的制约问题,采用IPSO算法进行参数寻优。最后,在Matlab/Simulink仿真环境下搭建矢量控制系统。仿真结果表明,相比于其他两种调节器(PID、常规LADRC),IPSO-LADRC能够节省手动调参时间,且在速度突变、负载突变等工况下具有抗扰能力强、动态性能好等显著优势。

基于紫外激光清洗的LTCC基板铅锡可焊性研究

低温共烧陶瓷(LTCC)电路基板的焊接区与其他器件的钎焊强度及可靠性直接影响着整个组件的功能、性能一致性及可靠性。低温共烧陶瓷电路基板的可焊性差以焊盘表面玻璃相浮出最为常见。通过纳秒脉冲式紫外激光在1.32 W的平均功率、88 kHz的频率下清洗金铂钯焊盘,以降低焊盘表面玻璃相含量的方法来提高基板对铅锡焊料的耐焊性,保证产品钎焊的可靠性。

基于果蝇算法的电网不平衡时并网逆变器多目标优化控制研究

在电网不平衡情况下并网逆变器的输出存在三相电流不平衡、有功及无功功率二倍频波动。为提高并网逆变器输出的电能质量,提出一种基于果蝇算法的电网不平衡时并网逆变器多目标优化控制策略。该方法采用瞬时功率直接计算得到建立不同控制目标下含参的统一电流参考矢量解析表达式,并基于各目标下的波动相对值建立起多目标函数表达式,利用果蝇算法对多目标函数的参数解进行全局寻优,从而得到优化后的电流参考值,实现并网逆变器的优化协调控制,提升了并网逆变器在不平衡电网条件下整体的控制性能。仿真实验表明,所提优化策略和所采用的智能群体寻优算法的可行性和有效性。

破壁灵芝孢子粉对大鼠睡眠功能改善效果及机制的研究

目的观察破壁灵芝孢子粉对正常大鼠睡眠功能的影响,初步探讨其作用机制。方法将雄性SD大鼠随机分成正常对照组、阳性对照组、破壁灵芝孢子粉低、中、高剂量组(0.42、0.84、1.68 g/kg),每组9只,灌胃剂量为10 mL/(kg·d-1),连续灌胃14 d。末次灌胃后分别进行直接睡眠实验、戊巴比妥钠阈下剂量催眠实验、阈上剂量睡眠潜伏期及睡眠时间实验,并测定大鼠血浆5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)、多巴胺(dopamine,DA),及下丘脑中5-HT、谷氨酸(glutamic acid,Glu)、γ-氨基丁酸(Gamma-aminobutyric acid,GABA)的含量。结果破壁灵芝孢子粉能明显缩短大鼠睡眠潜伏期,提高大鼠睡眠率(P<0.05),对睡眠总时长的影响虽无统计学差异,但有延长睡眠时间的趋势。中、高剂量的破壁灵芝孢子粉能够提高大鼠下丘脑5-HT、GABA含量(P<0.05,P<0.01),同时也能提高血浆中5-HT水平、降低DA的含量(P<0.05,P<0.01)。结论破壁灵芝孢子粉具有睡眠改善作用,其作用机制与调节大鼠脑内5-HT和Glu/GABA平衡,以及血中兴奋-抑制中枢神经系统的神经递质有关。

亚健康状态动物模型的构建与评价研究进展

本文从理论依据、动物选择、造模应激源、造模时间、评价指标等方面对亚健康动物实验研究的现状及存在的问题进行了阐述,提出加强亚健康动物模型的理论依据及模型考评指标的研究,注重多指标的综合分析,努力筛选出理想的、成熟的、公认的亚健康动物模型。

龟鹿二仙膏对阳虚型少弱精子症大鼠的改善作用及CFTR蛋白表达的影响

目的:观察龟鹿二仙膏对少弱精子症大鼠的改善作用以及睾丸囊性纤维化跨膜传导调节因子(CFTR)蛋白表达的影响。方法:将50只雄性SD大鼠随机分为正常组、模型组、龟鹿二仙膏组、右归丸组和左卡尼汀组,除正常组外,其余均采用灌胃腺嘌呤造成少弱精子症模型,正常组和模型组给予生理盐水,其余各组灌胃相应药物28 d,最后一次灌胃后24 h处死,剪碎附睾,观察各组精子浓度及活力;采用Western Blot检测睾丸CFTR蛋白表达。结果:与模型组相比,龟鹿二仙膏组大鼠,阳虚症状得到相应的改善;并且龟鹿二仙膏组大鼠的睾丸组织得到一定程度的修复。正常组、龟鹿二仙膏组、右归丸组、左卡尼汀组精子密度、精子活力均高于模型组,差异具有统计学意义(P<0.05);正常组、龟鹿二仙膏组、右归丸组、左卡尼汀组的CFTR蛋白的表达量均高于模型组,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:龟鹿二仙膏能改善腺嘌呤所致少弱精子症大鼠的精子密度及活力,并且提高了其睾丸CFTR蛋白的表达。

谭新华教授从肝肾论治勃起功能障碍经验浅析

男性勃起功能障碍,中医称为阳痿,随着社会压力的增大,在年轻男性中发病率逐年上升。谭新华教授认为肝、肾二脏的功能失调是导致年轻男性勃起功能障碍的主要原因。治疗用药上常以肝肾为本、两者兼顾,寒温并用、通补兼施,以及注重对患者的心理疏导,各方面综合治疗,在临床治疗中均取得较好的疗效。

谭新华教授辨治血精经验

谭新华教授认为血精病机复杂,多责之于肾虚、湿热、瘀滞等,导致精室络脉受损,血溢脉外,血随精出。其证型分为阴虚火旺型,治以滋阴降火、凉血止血;湿热下注型,治以化湿祛浊、清热凉血;脾肾亏虚型,治以补肾健脾、益气摄血;瘀血内结型,治以行气化瘀、活血止血。临床中各型多有兼夹,临证时应采取宏观与微观辨证相结合的策略,并重视对患者的心理疏导及预防调护以提高临床疗效。

龟甲胶对环磷酰胺引起的贫血大鼠的改善作用研究

目的:观察龟甲胶对环磷酰胺引起的贫血大鼠的改善作用。方法:将所有大鼠随机分为空白组、模型组、利可君组、龟甲胶低剂量组、龟甲胶中剂量组和龟甲胶高剂量组,每组12只,雌雄各半。除空白组外,均腹腔注射环磷酰胺建立贫血模型。造模成功后,空白组和模型组给予生理盐水,其余各组给予相应药物,连续灌胃15 d,最后一次灌胃24 h后处死。于腹主动脉采血,用自动血细胞分析仪检测外周血象,ELISA法检测血清EPO含量,RT-qPCR法检测肾脏EPO mRNA表达。结果:与模型组比较,龟甲胶组大鼠血液中WBC、RBC、HGB显著升高(P<0.01),血清中EPO含量显著升高(P<0.01);肾脏中EPO mRNA表达均显著上升(P<0.05)。结论:龟甲胶能够改善环磷酰胺引起贫血的大鼠WBC、RBC、HGB含量,并且促进肾脏中EPO mRNA表达。

基于红外热成像的物体缺陷检测方法研究

为了验证利用红外热成像无损检测方法检测金属部件内部缺陷的可行性,利用有限元分析的方法建立与实验样品有相同材料属性的模型,设置和实际实验相似的模拟条件,进而得到准确的模拟结果。通过有限元分析得到模型应力和应变的变化数据,结合各向同性均与体内热弹性效应的理论得到模型的温度场变化。模拟得到的温度场的变化数据符合实验中金属样品的温度场变化,验证了利用红外热成像无损检测方法检测金属部件内部缺陷的可行性。