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。

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。

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。

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。

三维四向C/C预制体压实规律与高精度控制策略研究

为实现预制体层间密实度均匀可调控,保证预制体产品质量一致性,基于胡克定律建立压实理论模型对不同截面尺寸预制体压实规律进行研究,揭示了压实载荷与压实次数的关系:在压实次数小于疲劳次数阶段,预制体受到的压实载荷随压实次数呈线性变化;在压实次数大于等于疲劳次数阶段,预制体受到的压实载荷不再随压实次数增加而发生变化;同时在编织不同截面尺寸预制体时,xoy截面积呈倍数增加,预制体受到的压实载荷近似呈倍数增长。基于三维四向C/C复合材料预制体成型工艺,建立预制体编织层数、压实厚度与纤维体积含量映射关系,并通过该映射关系进行不同截面尺寸预制体编织实验,得到压实载荷与厚度的变化曲线,其实验值与拟合值的最大偏差率小于3%,验证了理论模型的可行性。根据压实规律理论模型设计出压实装置双闭环控制系统,在该系统中预先设定映射关系所对应的厚度与压力值,在压实过程中借助传感器将采集到的厚度与压力值反馈至控制器,控制器根据偏差值控制压实装置输出值。最后通过观察其所编预制体截面,发现该预制体孔隙小而均匀,验证了该控制系统可输出最优压力值,能够保证预制体层间密实度均匀及产品质量的一致性。

基于线性自抗扰防卡压力流量回转系统研究

针对煤巷锚杆支护时岩石强度复杂多变而出现的卡钻现象,提出一种线性自抗扰控制(LADRC)算法,通过控制比例先导压力阀和变转速伺服电动机,合理匹配钻进时的压力和流量。为验证上述方法的合理性,设定负载端为突变和渐变两种围岩硬度变化工况,在AMESim与Matlab/Simulink中进行模型搭建和联合仿真实验,并与滑模控制(SMC)和PID控制进行比较。结果表明:根据负载变化,采用比例先导压力阀实现回转马达变扭矩输出,可以解决钻进过程卡钻问题;采用转速环和电流环双闭环控制的伺服电动机,可以根据负载变化调节系统流量。提出的LADRC控制电动机和压力阀相较于滑模控制和PID控制,超调量更小,具有更好的响应性和鲁棒性。

两车纵向并车联合运输同步控制技术研究

针对两台液压载重车联合运输大型轮船的同步控制进行研究,根据运载装备的特点,采用两车纵向并车的运输方式,行走过程中两车之间必须保证同步行走,否则可能会发生轮船滚落或载重车结构损坏的重大事故。针对运输车速度的稳定控制,求解出行驶驱动系统泵控马达的系统传递函数,并仿真验证了控制器采用PID控制算法可以提高运输车速度的稳定性。根据运输的特点,采用“主从式”控制策略,提出采用驱动压力和行驶速度的双闭环控制,设计出基于CAN总线的控制系统,最后进行了实车试验,根据现场试验采集的数据,验证了此控制器能够使两车保证很好的同步效果。

80 MN压剪试验机竖向加载模糊PID控制系统的设计

为了稳定、精确、可靠地实施超大力值竖向加载,以80 MN压剪试验机为对象,对其竖向加载装置的机械结构、液压系统以及控制系统进行总体设计;建立位置-压力双闭环PID控制算法的数学模型,并设计模糊PID控制器;最后,通过AMESim-Simulink对控制系统进行耦合仿真,获取位移与试验力的时域响应曲线,并在80 MN压剪试验机上进行竖向加载试验以验证控制系统的可靠性。结果表明:竖向加载模糊PID控制系统使竖向加载在220 s后达到稳态,位移误差与试验力误差均小于0.05%,此控制系统的稳定性、精确性和可靠性得到验证。

基于改进遗传算法的直流电机双闭环调速系统控制参数整定

直流电机的双闭环控制被广泛应用于直流拖动系统,采用的控制器是传统的PI控制器。在工程应用中,通常采用人工整定PI控制器的参数,往往不能得到最优的控制参数。同时,许多研究采用智能群算法进行整定。针对直流电机双闭环系统的PI参数整定,提出了一种基于改进遗传算法的参数整定方法。与传统遗传算法相比,改进遗传算法的整定效果更佳,具有较快的响应速度、较好的稳定性和较小的超调,更适用于对直流电机双闭环调速系统的控制参数进行整定。

基于模糊控制的PWM整流器电压调速策略

针对三相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器控制系统的直流侧电压响应速率问题,提出一种基于模糊控制的电压快速响应控制策略.建立PWM整流器在qd坐标系下的数学模型,并进行欠驱动特性分析和控制策略研究,设计级联双闭环控制结构.利用部分反馈线性化策略,设计电流内环控制器,为提升直流侧电压响应速度,提出电压外环模糊控制策略.所提控制策略能够在0.05 s实现稳定,功率因数达到了0.99,提升了系统抗扰动能力,仿真结果证明了所设计控制方案的有效性.