A double closed loop APFC control with feed-forward

In order to improve the steady state performance,dynamic response and power factor of traditional power factor correction(PFC)digital control method and reduce the harmonic distortion of input current,a double closed loop active power factorcorrection(APFC)control method with feed-forward is proposed.Firstly,the small signal model of Boost PFC control systemis built and the system transfer function is deduced,and then the parameters of the main device with Boost topology is estimated.By means of the feed-forward,the system can quickly respond to the change in input voltage.Furthermore,the use ofvoltage loop and current loop can achieve input current and output voltage regulation Simulink modeling shows that this methodcan effectively control the output voltage in case of input voltage largely fluctuating,improve the system dynamic response abilityand input power factor,and reduce the input current harmonic distortion

基于退火PSO-PI与重复PR的图腾柱PFC

功率因数校正(power factor correction,PFC)被广泛应用于车载充电机以提高充电效率、减小对电网产生的谐波污染。本文常用的双闭环比例积分(proportional integration,PI)控制的基础上,研究了退火粒子群算法(particle swarm optimization,PSO-PI)和改进重复比例谐振(proportional resonance,PR)控制,通过退火PSO算法对电压环的PI控制器参数进行优化,提高了响应速度;将电流环由PI控制变为改进重复PR控制,以解决PI控制对高频信号跟踪能力弱的缺点,并选用了近几年比较热门的图腾柱PFC拓扑结构,最终提高了响应速度,降低总谐波畸变率(total harmonic distortion rate,THD)。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了控制策略的正确性,相比传统的图腾柱PFC,响应速度得到一定提高,THD值降低了2.07%。

超级电容储能DC-DC变换器及其控制

为实现直流微电网母线电压低频波动抑制需要实现对储能双向DC-DC变换器的控制。为此,设计了储能DC-DC变换器控制系统,采用PI控制实现了电压外环电流内环的双闭环控制,根据荷电量状态设计了超级电容的充放电控制策略。最后搭建了超级电容储能DC-DC实验系统,采用自动代码生成技术由MATLAB自动生成C代码实现对系统控制。在此基础上,对充电、放电、充放电三种情况分别进行实验,分析不同情况下的实验结果,结果验证了该设计的正确性。

基于Super-Twisting滑模观测器无刷直流电机调速控制

无位置传感器无刷直流电机作为动力送风呼吸防护装备的动力来源,以它为核心的动力送风系统动态性能指标决定了使用者的安全性和舒适性。针对常规滑模观测器在无位置传感器无刷直流电机控制过程中存在高频抖振以及转子位置相位滞后的问题,设计了一种基于Super-Twisting的二阶滑模观测器,其抑制了因一阶滑模面存在的不连续相而产生的抖振,以及因采用低通滤波器而导致的相位滞后和幅值衰减,同时对滑模观测器的开关函数进行改进。在此基础上采用磁场定向控制的双闭环控制系统进行系统调速仿真,同常规滑模观测器进行对比。实验结果表明:基于Super-Twisting滑模观测器的控制系统有效地抑制了系统抖振,降低了转子位置估算中存在的相位滞后,提升了电机转子位置的估算精度。其动态性能指标均优于常规滑模观测器的控制系统,提升了系统控制性能,达到了送风呼吸防护装置预期的控制效果。

基于功率转速双闭环的增程器发电功率动态控制策略

针对电动汽车内燃发电增程器发电功率动态控制存在的控制精度不高、响应滞后和反向超调等问题,提出并设计了一种结合功率/转速双闭环的增程器发电功率动态控制策略。该策略基于高效运行曲线进行发电功率的转矩/转速解耦,同时考虑了基于实际发电功率反馈的内燃机目标发电转矩修正、发电转矩转速动态协调修正。变工况发电试验结果表明,增程器发电过程中的发电功率最大正向超调为1.37 kW,最大反向超调为1.89 kW,稳态误差均小于0.01 kW,功率上升响应时间约为2.5 s,功率下降响应时间约为2.8 s,且工作点均在高效运行曲线附近。该增程器发电功率动态控制策略能够减少瞬态发电功率的响应滞后和反向超调的问题,在工程实践中具备可行性。

基于舵向结构原理的新型机器人底盘系统设计

为了提高轮式底盘机器人的灵活性、应对复杂地形的适应能力,提出了一种舵向结构的高机动性移动机器人。该机器人通过舵向结构在运动过程中对速度和方向分别控制以适应地形变化,在提高运动效率的同时也减少了运动分量对轮组造成的磨损。使用Solidworks和MATLAB分别对机器人的运动过程和控制系统仿真,研制出物理样机并进行组合运动、绕点运动等测试,结果表明:该机器人能够通过4个轮组的组合运动实现整体控制,在4 s内以0.3 m/s的速度绕半径为15 cm的圆运动一周,误差保持在1 cm以内,验证了该机器人的灵活性。

DAB储能变换器双闭环模型预测控制与PI补偿控制策略研究

针对直流微电网中分布式电源输入输出功率不稳定造成的直流母线电压波动问题,鉴于双有源桥(DAB)储能变换器具有能量双向流动的特点,提出一种基于内模原理的双闭环模型预测控制策略。在分析DAB变换器扩展移相调制原理与特性基础上,重点研究电压外环和电流内环的模型预测控制策略。针对模型预测控制性能依赖电路参数准确度问题,分别从电路主要参数失配对功率传输和直流母线稳压的影响两个角度出发,深入分析模型参数敏感度。最终设置直流母线电压稳态误差灵敏度区,在误差灵敏度区外仅采用双闭环模型预测控制以保证系统的动态响应性能,在误差灵敏度区内采用双闭环模型预测控制和PI补偿控制以消除系统稳态误差。搭建实验平台进行实验验证,结果表明:在系统受到扰动时,DAB储能变换器可实现快速地充放电对系统进行补偿,混合控制策略可快速保持母线电压的稳定,实现系统功率均衡,增强系统抗扰能力。

基于占空比波表的三相四线整流器控制

三相脉宽调制(PWM)整流器应用广泛。针对三相四线(TPFW)PWM整流器,提出了一种基于占空比波表的电压电流双闭环控制策略。该控制策略电压外环采用波表系数步进调节控制,电流内环采用离散比例积分微分(PID)控制叠加电容电压步进调节均衡控制。该方法能够提高系统功率因数,同时也能抑制整流器输出直流侧电压波动以及实现电容电压均衡。最后在硬件平台上进行实验验证,实验结果表明该控制策略具有抑制输出电压纹波、功率因数高、系统稳定性好等优点。与传统方法相比,该控制方法控制简单,易于工程实践.

双闭环PID应用下投篮机器人路径跟踪控制研究

投篮机器人路径图像噪声会影响机器人路径跟踪控制效果,导致投篮机器人偏离正常轨迹,为此提出双闭环PID应用下投篮机器人路径跟踪控制方法。分析投篮机器人架构,利用OpenMv视觉识别方法采集投篮机器人路径图像,结合小波阈值算法对采集到的图像实施去噪处理,从而获取清晰的投篮机器人路径图像。根据图像去噪处理结果,将曲线拟合法与特征点检测法相结合,实现投篮机器人路径识别。根据投篮机器人路径识别结果确定路径实际偏移量,结合推动器实现位置、移动速度建立的双闭环PID控制器,从而实现投篮机器人路径跟踪控制。实验结果表明,该方法的投篮机器人路径图像去噪熊效果好、跟踪控制效果好,充分验证了该方法的有效性。

基于双闭环控制的三相四线制逆变器控制研究

三相四线制逆变器具有更好的不平衡负载驱动能力,被广泛用于不间断电源等领域。对于这种离网模式下的逆变器而言,通常使用电压电流双闭环控制模式对输出进行控制。提出一种无需坐标变换的电压电流双闭环控制,实现输出三相之间完全解耦。由于准比例谐振(Quasi Proportional Resonance,QPR)控制对交流信号的控制效果更好,因此电压外环采用QPR控制,电流内环采用比例控制。实验证明了所提控制方法的有效性。

稠油电加热嵌入式控制装置设计及其试验

为提高稠油井电加热系统的加热效率,解决油田中频电源加热运行控制主要依靠人工经验设置和低效的自动控制造成电能浪费的现状,本文设计了稠油电加热嵌入式控制装置。基于非嵌入式获取的油井生产电信号,以稠油开采电机的电功率为闭环反馈信号,获取油液最优温度的参考输入。在此基础之上,通过井口油液温度的微分反馈环节,改善温度迟滞效应,实现中频电源的节能优化控制。通过对嵌入式硬件核心电路模块的设计和主要软件功能的开发,不仅实现了稠油井电加热过程的动态控制,还实现了各项运行指标的现场及云端的实时监测。稠油井场试验分析表明,所设计的稠油电加热嵌入式控制装置符合井场节能安全的生产需求,节约能耗可达20%。

基于PLC的变频造纸机双闭环调速控制方法

为了提高变频造纸机的控制精度与稳定性,提出基于PLC的变频造纸机双闭环调速控制方法。首先,对变频造纸机的电机展开建模分析,为后续调速控制提供依据;其次,采用PLC技术设计变频造纸机控制系统,计算造纸机理想转速比,结合实际转速获得控制偏差,采用PI控制方式完成电流调节环节与转速调节环节的控制;最后,引入灰狼算法在变频造纸机双闭环调速控制目标函数的基础上优化PI控制参数,以此实现变频造纸机双闭环调速的优化控制。实验结果表明,在干扰环境中所提方法可高效、稳定地实现控制。

基于双环自适应滑模控制的高速列车运行追踪

针对列车高速运行跟踪控制问题,提出了一种基于双环结构的RBF神经网络自适应滑模控制算法。首先系统结构分为位移与速度控制子系统,防止列车因单个控制器故障而失控;在此基础上采用积分滑模控制,加强控制器的鲁棒性;同时在速度子系统中引入参数自适应算法与RBF神经网络自适应算法削弱列车受到基本阻力、附加阻力以及不确定性阻力带来的影响;最后通过Lyapunov稳定性分析证明系统的稳定性。通过仿真实验结果表明,位移误差在[-3.3×10^(-4),1.9×10^(-4)]范围以内,速度误差在[-2.1×10^(-2),3.1×10^(-2)]范围以内,该算法可以实现对列车的速度与位移精确追踪。

双闭环控制的三相电压型PWM整流器的研究

针对传统的不控整流电路中网侧电流谐波很大、晶闸管相控整流电路中深控时网侧功率因数低和闭环控制时动态响应慢等问题,设计出一种引入脉冲宽度调制技术的三相电压型整流器。在完成三相电压型整流器的电压外环电流内环的双闭环控制系统设计的基础上,对其进行了仿真实验。仿真结果表明,与不控或相控整流电路相比,该三相电压型PWM整流电路中,不仅输入电流的谐波大大减小,电能可双向流动,能够实现整流和逆变状态下的单位功率因数运行,还可较好地抑制负载突变时直流侧电压的波动,从而显著提高系统的抗扰能力,真正实现绿色环保和高效节能的高度结合。

基于模糊平均电流控制的电池电源控制器研究

为保障控制器输出电压的稳定性,引进模拟控制理论,对电池电源控制器展开全面的设计研究。建立电池电源控制推挽式拓扑结构,划分电路工作过程;根据作业需求,设计内环和外环的控制器,内环控制器主要实现对系统内部细节的精确控制,而外环控制器用于调整内环的控制参数;参照PD控制器,开发模糊控制器,设计模糊推理规则,描述输入电压与输出电压之间的模糊关系,实现电压模糊化处理。仿真结果表明:提出的控制器在应用中的效果良好,此控制器可以实现对其运行中扰动的控制,以此种方式,保证电压的输出精度。

单相级联H桥整流器平方电压反馈控制算法

以单相级联H桥整流器为研究对象,对其控制策略进行了研究。首先在采用双闭环控制策略的基础上,构建了dq前馈解耦模型,并通过二阶广义积分算法改善了虚拟交流分量对系统的影响,实现了网侧电流对电压相位、频率的快速精确追踪。其次,对传统电压平衡控制算法进行了改进,通过对功率平衡关系的定义,将输出电压平方作为控制信号,增强了系统自适应能力,提高了系统在投切载时的动态性能。最后,基于MATLAB/Simulink软件进行仿真,验证了所提策略的正确性和有效性。

基于T-S模型的倒立摆双闭环串级模糊控制设计与仿真

针对具有多变量、非线性特性的倒立摆系统,提出了一种基于T-S模型的双闭环串级模糊控制方法。在该方法中,内环控制倒立摆的角度,外环控制倒立摆小车的位移,并对双闭环参数耦合实现了解耦,降低了系统设计的难度和复杂度。数字仿真结果表明了该方法的可行性。

基于T-S型的平面倒立摆双闭环模糊控制研究

针对多变量、非线性、强耦合的平面一级倒立摆系统,设计了双闭环模糊控制器。在系统数学模型的基础上,将平面一级倒立摆系统近似分解成2个非耦合的独立运动,然后利用极点配置的反馈控制方法,设计了2个模糊控制器,分别控制两个独立运动。解决了模糊控制规则数随输入变量数指数增加问题,降低了倒立摆控制系统设计的难度和复杂度。

基于STM32的SWISS整流器研究与设计

SWISS整流器具有输出功率高、输出电压可调、易高频化等特点,十分适合用于电动汽车大功率充电、数据中心、通信基站等大功率变换场合。文中提出一种采用STM32F334单片机控制的SWISS整流器设计方案,利用电压电流PI双闭环控制策略实现对输出电压的精确控制,并进行控制算法的设计,实现系统功率因数校正的功能。设计SWISS整流器的硬件电路方案,并给出元件参数计算及选型方法。制作400 V/1 000 W样机对所提出的方案进行实验验证。结果表明:系统功率因数在额定功率下可达0.998,转换效率可达97.37%,并具有较快的响应速度;在半载满载切换时,动态调节时间小于70 ms,且电压超调量最大为10%。验证了所提方案的可行性。

基于P-模糊自适应PID控制的无刷直流电动机调速系统

分析了无刷直流电动机的数学模型,提出了一种新型的P-模糊自适应PID控制方法,并在Matlab/Simulink环境中建立了基于P-模糊自适应PID控制的无刷直流电动机调速系统仿真模型。在该调速系统中,电流控制采用电流滞环,转速控制采用P控制和模糊自适应PID控制相结合的方式,实现了电流滞环和转速模糊控制的双闭环调速控制功能。仿真结果表明,该系统与基于常规PID控制的调速系统相比,系统响应时间缩短一半,且超调减小,具有较强的鲁棒性和自适应能力。