Calaulation of Time-Optimal Control Law for Double Integrator System with Complex Constraints: Endpoint Backward Method

An endpoint backward method is proposed to calculate the time-optimal control law of double integrator system. First, the time intervals between the switch points and the endpoints are calculated. Then, the positions of switch points are decided according to the motion equation, and the switch line is formed. Theoretical analysis shows that this method can be used to solve the double integrator system with functional constraint target set and deal with the second order oscillation system.

Enhancement of Solar PV Panel Efficiency Using Double Integral Sliding Mode MPPT Control

The extraction of maximum power from the solar panels,using the sliding mode control scheme,becomes popular for partial weather atmospheric conditions due to its effective dynamic duty cycle ratio.However,the sliding mode control scheme was sophisticated with single integral and double integral sliding mode control scheme,which offer enhanced maximum power extraction and support enhanced solar panel efficiency in partial weather conditions.The operation of the sliding mode control scheme depends on the selection of a sliding surface selection based on the atmospheric weather condition,which enables the effective sliding duty cycle ratio operation for the DC/DC boost converter.The duty cycle ratio of the sliding mode control resembles the usual dynamic behavior to achieve enhanced efficiency compared to the various maximum power point tracking(MPPT)schemes.The major limitation of the sliding mode control scheme is to achieve the steady state voltage error of the solar panel in minimum settling time duration.The single integral sliding mode control scheme achieves the expected steady state voltage error limit but fails to achieve minimum settling time duration.Hence,the single integral sliding mode control is extended to a double integral sliding mode control scheme to achieve both steady state voltage error limits within the minimum settling time duration.This double integral sliding mode control scheme allows us to obtain the higher sliding surface duty cycle ratio which acts as the input signal to the boost converter.This activates the enhanced stable and reliable system operation,and nullifies the lacuna of maximum solar panel efficiency under partial weather conditions.Hence,this paper aims to present the design and performance operation of the double integral sliding mode(DISM)MPPT control scheme.To validate the performance analysis of the proposed DISM MPPT control scheme,the MATLAB/Simulink model is designed and verified.Also,the performance analysis of the proposed DISM MPPT control scheme is compared with the sliding mode controller(SMC)scheme and single integral sliding mode controller(SiSMC)scheme.The performance analysis of the proposed double integral sliding mode controller(DISMC)scheme attains 99.10%of efficiency and a very less setting time of 0.035s when compared to other existingmethods.

基于双积分滑模控制的DAB电压控制研究

提出一种基于双积分滑模控制的双向有源全桥(DAB)DC-DC变换器电压控制策略,该策略在模型精度要求低、控制器设计流程简单的情况下,可以获得良好的控制效果。首先,基于单移相调制方式建立变换器的降阶模型。然后,采用双积分滑模控制理论设计变换器的输出电压控制器。设计过程通过引入时域分析法进行滑模面系数的选取分析。最后,仿真和实验结果表明了所提控制策略的有效性。

基于积分滑模观测器的直线振荡电机谐振频率跟踪控制

现有直线振荡电机(LOM)无位置传感器谐振频率跟踪控制方法存在行程观测精度低、抗干扰能力差等问题,容易导致谐振频率跟踪精度低、频率振荡严重。为提高谐振频率跟踪控制性能,该文研究了一种基于积分滑模观测器(ISMO)的新型谐振频率跟踪控制方法。首先,基于LOM工作在系统谐振频率点时行程-电流相位差为90°的特点,提出一种双互相关函数比值方法,消除了行程变化对谐振频率跟踪控制的影响。其次,采用积分滑模面及新型趋近律设计ISMO,并利用二阶广义积分器获取行程估算信号,大大提高了行程估算精度。最后,对比实验结果表明,所提方法能够有效提高谐振频率跟踪精度、稳定时间及抗干扰能力。

改进的广义二阶积分器的高频脉振方波电压注入PMSM无传感器控制

针对传统高频脉振方波电压注入算法的永磁同步电机(PMSM)无传感器控制系统中,使用多个滤波器来提取电流环反馈电流与高频响应电流,从而获取转子位置信息造成的系统延迟以及估计误差较大的问题,提出一种基于广义二阶积分器的无传感器控制策略。首先,与其他利用广义二阶积分器自身特性只提取高频方波响应电流检测转子位置方法不同的是,所提方法先在电流环双环控制中用广义二阶积分器对反馈基频电流信号进行提取;其次,在此控制系统的基础上,转速环用广义二阶积分器对包含电机转子位置信息的高频响应电流信号进行提取,并重新对广义二阶积分器进行了设计,在其结构上加入了高阶巴特沃斯滤波器,提高了抗谐波的衰减能力,改善了其动态性能。最后,在Simulink搭建了仿真模型并进行验证。实验结果表明,该方法相比于传统方法具有更好的动态性能和抗干扰能力。

基于硬件在环的双挂汽车列车高速横向稳定性控制研究

针对双挂汽车列车在高速超车工况的横向失稳、挂车折叠和甩尾等危险情况,提出了一种基于模糊比例、积分、微分(Proportion、Integral、Differential,PID)控制的直接横摆力矩差动制动控制策略,分别以双挂汽车列车TruckSim非线性模型与四自由度线性模型的质心侧偏角、横摆角速度的偏差及其偏差变化率为目标,设计了2种差动制动的横向稳定性控制策略,分别为仅牵引车控制的单控模式和牵引车加挂车都控制的多控模式,通过MATLAB/Simulink软件和TruckSim软件联合仿真以及硬件在环(Hardware-in-the-Loop,HIL)平台对控制策略的有效性进行仿真验证。结果表明:在高速超车工况下,相较于无控制车辆和单控模式车辆,多控模式车辆的横向稳定性控制系统更能降低车辆的质心侧偏角、横摆角速度、铰接角和车辆后部放大(Rearward Amplification,RWA)系数,在改善双挂汽车列车横向稳定性方面优势明显。

某矿山企业安全生产标准化和双重预防机制融合实践研究

首次将安全生产标准化和双重预防机制进行融合为新安全生产标准化体系并进行实践研究,将双重预防机制有关内容融入安全生产标准化中,同时创建了安全生产责任清单和安全履责量化考核表。改变企业原有风险分级管控模式,创建基于风险单元的风险分级管控模式。创建了“双标准安全检查”模式,使安全检查标准化,提升了检查效率和效果。通过在矿山企业运行实践,新安全生产标准化体系极大提高员工安全管理工作效率,提升企业安全管理效力。

基于非线性PID的微电网虚拟同步发电机控制

为解决传统虚拟同步发电机(VSG:Virtual Synchronous Generator)电压电流双闭环控制的抗扰动性能差,受系统参数变化及各种不确定影响较大等问题,在建立微电网VSG转动惯量自适应控制模型的基础上,采用一种基于跟踪微分器的非线性PID(Proportion Integration Differentiation)实现电压外环和电流内环的控制,并根据输出信号的反馈值实时调节系统动态响应,从而达到稳定输出的效果。通过仿真验证了基于非线性PID的微电网虚拟同步发电机双闭环控制的正确性和有效性。

双事件触发下非匹配干扰系统积分滑模抗干扰跟踪控制

对于带有不匹配干扰的动态系统,设计具有高资源利用率的抗干扰控制算法具有重要意义.本文在双事件触发机制框架下,研究了非匹配干扰系统的积分滑模抗干扰控制以及动态性能分析问题.首先,基于增广模型构建干扰观测器,实现对未知不匹配干扰的动态估计.为了降低数据冗余并保证传输的同步性,以反馈状态及干扰估计的单触发条件为基础,本文构建了“先到同触发”的双事件触发理论框架.在此框架下,设计积分滑模面和对应的双触发抗干扰控制器,保证被控系统的状态收敛到滑模面.基于Lyapunov稳定性分析方法,计算控制器和观测器增益,保证增广闭环系统具有良好的稳定性和动态跟踪性能.进一步分析了由触发引起的Zeno现象将不会发生.最后,基于典型的A4D模型进行仿真验证,仿真结果表明本文所提的方法具有良好的抗干扰性能.

A modified structure internal model robust control method for the integration of active front steering and direct yaw moment control

Taking into account the nonlinearity of vehicle dynamics and the variations of vehicle parameters,the integrated control strategy for active front steering(AFS)and direct yaw control(DYC)that can maintain the performance and robustness is a key issue to be researched.Currently,the H∞method is widely applied to the integrated control of chassis dynamics,but it always sacrifices the performance in order to enhance the stability.The modified structure internal model robust control(MSIMC)obtained by modifying internal model control(IMC)structure is proposed for the integrated control of AFS and DYC to surmount the conflict between performance and robustness.Double lane change(DLC)simulation is developed to compare the performance and the stability of the MSIMC strategy,the PID controller based on the reference vehicle model and the H∞controller.Simulation results show that the PID controller may oscillate and go into instability in severe driving conditions because of large variations of tire parameters,the H∞controller sacrifices the performance in order to enhance the stability,and only the MSIMC controller can both ensure the robustness and the high performance of the integrated control of AFS and DYC.

倾斜软硬交互岩层双基本顶切顶留巷围岩控制技术研究

对倾斜软硬交互岩层双基本顶切顶留巷围岩控制难题,阐明了该地质条件下采空侧-顶板-实体煤帮综合护巷机理,针对性地提出了采空区侧“U型钢插顶插底+高强锚索补强+金属网挡矸护帮”、留巷顶板“槽钢桁架锚索+切顶锚索+单体柱撑顶”、实体煤帮“槽钢桁架锚索强力锚固”的综合控制技术;提出了布孔形式、布孔间距及角度、布孔深度、装药参数及封泥长度等爆破切顶参数。现场结果表明:9.5 m深度的切顶孔利于倾斜软硬交互岩层切顶留巷围岩控制,切缝侧顶板与实体煤帮稳定后的最终变形量约为192 mm与119 mm,保证了下工作面安全回采。

基于二自由度PID的三相PWM整流器调压改进策略

基于前端电压源型整流器(voltage source rectifier,VSR)与后端电压源型逆变器(voltage source inverter,VSI)级联的VSR-VSI双三相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)变换器已在电梯能量回馈系统中得到广泛应用,但前端三相VSR采用传统比例积分(proportional integral,PI)双闭环控制结构通常存在中端直流母线电压无法兼顾抗干扰性和跟踪性的问题。为此,文中提出一种基于二自由度比例积分微分(proportional integral differential,PID)的三相PWM整流器调压改进策略。首先,阐述基于VSR-VSI双三相PWM变换器级联系统的结构和工作原理,并给出前端三相VSR的传统PI双闭环控制方案及其参数设计过程,分析该方案不能兼具良好的抗干扰性与跟踪性的原因。在此基础上,给出基于二自由度PID的前端三相VSR直流调压优化策略及其参数设计方法。最后,利用软件仿真与实验测试对比结果共同验证了所述三相PWM-VSR直流调压改进策略的有效性与优越性。

一类H型双驱龙门架系统的分散输出反馈抗干扰控制

针对一类H型双驱动龙门架系统,在受其建模误差、不确定的参数以及其他的不确定干扰因素影响的条件下,研究了该系统的分散输出反馈抗干扰控制问题。以双驱龙门架系统中的两个平行滑块为研究对象,首先,通过适当的坐标变换将系统转化为两个互联的子系统;其次,在对各个子系统的集总干扰进行扩张的基础上,利用广义比例积分观测器技术和输出反馈占优技术,为各个子系统设计了系统的观测器和抗干扰控制器;最后,严格的理论分析表明,在所给的控制方法下,可以使整个闭环系统的跟踪误差以指数收敛到任意小的区域内,并通过仿真实验验证了算法的有效性。

轮式机器人双环轨迹物联网安全传感控制技术

针对轮式机器人控制过程中显著非线性、非完整约束动力学问题,结合物联网传感技术、双环积分滑模控制技术,提出一种轮式机器人运动轨迹的自动控制方法。采用感知层、网络层、应用层架构物联网,添加安全传感节点。利用最小二乘估计法处理传感节点信号,根据各基站与待定位节点间的信号到达时间差,获取机器人位置。针对轮式机器人的非完整约束动力学模型,利用双环积分滑模控制技术,结合内外环控制律,构建基于积分滑模面的内外环控制模型,实现轮式机器人轨迹安全传感自动控制。实验结果表明,所提技术的控制轨迹与期望轨迹拟合情况良好,可以达成预期控制目标。

运维一体化下智能变电站双母线方式倒闸顺控技术研究

在实施倒闸顺控操作阶段,倒闸运动存在偏差导致对应时间开销较大,为此提出运维一体化下智能变电站双母线方式倒闸顺控技术。在顺控配置设计阶段,对预先定义的顺控卡片属性进行分析,绑定与变电站管理系统数据点匹配的参数值,并从顺控序号、顺控类型、顺控对象以及顺控条件4个角度对配置内容进行精细化设置,作为后续倒闸顺控执行的基础。在倒闸顺控执行方式设计阶段,在控制单元左右两侧分别对称安装2台无刷直流电机,实现对倒闸执行阶段2个驱动轮的驱动控制,同时考虑到驱动电机运行状态波动带来的偏差问题,结合偏差的分析结果对2个驱动轮运动速度进行差异化调节,实现纠偏处理,保障倒闸顺控的可靠性。在测试结果中,智能变电站处于110.0 kV运行状态时顺控执行时间稳定在2.0 min以内,智能变电站处于10.0 kV运行状态时顺控执行时间稳定在1.0 min以内。

基于电压跌落程度及变阻值的DFIG低电压穿越综合策略

提出一种"直流卸荷电路+定子动态变阻值撬棒保护(stator dynamic series resistor crowbar,SDSRC)+静止无功补偿器+网侧无功控制"的综合控制策略,并从电压跌落程度、功率损耗角度出发,考虑SDSRC适用范围,将控制策略分为两种模式,其中SDSRC取值为动态变阻值,以能更好地适应电压跌落水平的变化,起到提升机组低电压穿越能力和稳定运行能力的作用。在PSCAD平台下构建基于综合控制策略的双馈风电机组模型,通过仿真验证了不同电压跌落下的双馈风电机组低电压穿越能力,以及两种模式的综合控制策略的可行性。研究结果表明,所提方法不仅能有效保护机组直流侧电容和转子变流器,增强机组低电压穿越能力,而且增强了故障穿越后机组和系统运行的稳定性,克服了传统crowbar技术的弊端。

基于ESO的导引头稳定平台双积分滑模控制

为了提高导引头稳定平台抗扰性及速度稳态跟踪性能,提出了一种基于扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)的双积分滑模控制器(Double Integral Sliding Mode Controller,DISMC)。首先,采用二阶扩张状态观测器对系统的未知扰动进行估计;然后,采用了双积分滑模控制器实现了系统的低稳态误差跟踪,同时采用了改进的幂次趋近律来削弱控制系统的抖振影响;最后,采用导引头稳定平台进行目标跟踪实验和隔离度性能测试。实验结果表明,与传统基于扰动观测器(Disturbance Observer,DOB)的PI控制方法相比,跟踪3(°)/s的梯形波时,在提出的控制器作用下速度跟踪快速性提高了48 ms,跟踪误差标准差提高了0.0131(°)/s。同时用转台模拟弹体扰动分别为sin(πt)°、3sin(5πt)°、7sin(2πt)°时,系统的隔离度分别提高了2.91%、0.45%、0.7%,表明基于扩张状态观测器的双积分滑模控制器对导引头稳定平台具有较强的抗扰性和较好的跟踪性能。

一种新颖的铁路静止功率调节器双环控制方法

为治理由电力机车而引起的牵引供电系统的负序、谐波等电能质量问题,研究了一种先进的铁路静止功率调节器,同时为了改善功率调节器的治理效果与控制性能,本文构建了一种新颖的电压电流双环控制框图。考虑到内环电流跟踪的重要性,提出了一种基于递推积分的双滞环复合控制方法,有机结合了两种控制方法的特性,实现了两种控制方法的优缺点互补,提高了电流跟踪的速度和精度。为了稳定直流侧电压以保证调节器的正常稳定工作,根据功率调节器的结构和能量平衡原理,提出了一种直流侧电压的复合准PI控制方法,从而实现了对电压的平滑、稳定控制。最后,通过仿真和实验验证了本文所提出的控制方法的正确性,有效地改善了牵引网的电能质量问题。

流域水环境集成规划刍议

本文从水环境规划方法学的历史演变入手，系统阐述了流域水环境集成规划产生的背景、基本概念、目标体系与技术路线，初步建立了流域水环境集成规划的理论框架，为我国流域水环境规划与管理开拓了新的思路．

双积分系统阶跃响应快速无超调控制:一种增益切换非线性PD控制

采用标准PD或PID控制器镇定双积分对象时,系统的阶跃响应必然存在超调;为此,设计了一种可以切换增益的非线性PD控制器,给出了系统阶跃响应无超调的充要条件,以及减小调节时间的方法.采用的切换规律是:当误差的幅值大于设定门限时,设计好的快速PD控制器投入工作,以加快误差的收敛;当误差的幅值小于设定门限时,设计好的强阻尼PD控制器投入工作,以抑制可能出现的超调.通过这两个控制器的配合作用,既能实现阶跃响应无超调,又能有效减小调节时间.仿真验证了该结论.