A Fuzzy Adaptive Algorithm Based on“Current”Statistical Model for Maneuvering Target Tracking

The basic"current"statistical model and adaptive Kalman filter algorithm can not track a weakly maneuvering target precisely,though it has good estimate accuracy for strongly maneuvering target.In order to solve this problem,a novel nonlinear fuzzy membership function was presented to adjust the upper and lower limit of target acceleration adaptively,and then the validity of the new algorithm for feeblish maneuvering target was proved in theory.At last,the computer simulation experiments indicated that the new algorithm has a great advantage over the basic"current"statistical model and adaptive algorithm.

基于自抗扰的永磁同步电机附加谐波损耗抑制方法

针对永磁同步电机在变频器供电时,由时间电流谐波所引起的附加谐波损耗过大及难以在电机初始设计时被考虑到的问题,采用场路耦合联合仿真模型来计算电机的附加谐波损耗,并以4台现有的表贴式永磁同步电机为例,通过实验验证了场路耦合联合仿真模型的有效性,为电机设计之初附加谐波损耗的选取,以及后续温升的计算提供了前期计算的方法。同时提出一种基于自抗扰技术的附加谐波损耗抑制方法,设计一种适用于永磁同步电机矢量控制的自抗扰控制器,并从理论上验证了自抗扰控制器对于时间电流谐波的抑制作用,以及针对自抗扰控制器参数众多调参困难的问题,给出一种参数整定方案。最后通过引入所设计的自抗扰控制器,对电机的时间电流谐波进行计算和分析,使电机的附加谐波损耗降低了68.1%,为同类型电机的附加谐波损耗抑制提供了一种有效的方法。

含实时电流补偿的开关磁阻式机电作动器自适应PI控制

针对传统控制算法难以克服开关磁阻电机的非线性并有效抑制转向叶片的负载扰动,因而无法对开关磁阻式机电作动器进行快速高精度位置跟踪控制的问题,提出了一种含实时电流补偿的自适应PI控制器。首先,通过负载观测器对作用于转向叶片上的空气动力负载进行实时估算,进而转化为电流环的实时补偿电流来抑制负载扰动的影响;然后,基于开关磁阻电机的转矩电流特性拟合曲线与实时电流反馈值对转速环PI参数进行自适应最优调节,从而削弱了开关磁阻电机的非线性,增强了机电作动器的转速调节性能;最后,通过引入位置前馈环节,有效提高了机电作动器的响应速度和位置跟踪精度。仿真和实验结果表明:相较于传统PI控制器、自适应PI控制器和含前馈环节的自适应PI控制器,所提控制器将开关磁阻式机电作动器的响应速度分别提高了49.3%、44.4%和30%,位置跟踪精度分别提高了54.8%、49.2%和2.9%,从而使得机电作动器具备更强的位置跟踪性能。

一种基于非线性电流跟踪算法的STATCOM相间电容电压平衡控制策略

针对基于级联H桥拓扑结构的静止同步补偿器在传统控制框架下所产生的相间电容电压不平衡问题,采用一种新型混合调制方法并提出了一种全新的非线性分相电流控制策略。首先,基于六模块十三电平级联H桥拓扑结构,阐明新型混合调制的调制原理,并阐述适用于新型混合调制的相内电容电压均衡策略。其次,推导了静止同步补偿器在两相同步旋转坐标系下的控制模型,并分析指出采用dq解耦控制存在的相间电容电压不平衡问题。针对相间电容电压不平衡问题,提出基于三相静止坐标系下的电流分相控制策略,通过Lyapunov稳定性判据第二法推导并设计实现对交流指令电流无差跟踪的非线性电流控制器。最后,在Matlab/Simulink环境下搭建仿真模型。仿真结果表明,所提控制策略在不同条件下均能保持相间电容电压一致和稳定,且具有良好的动态响应特性。

有源电力滤波器补偿的PI解耦控制技术研究

电网中电压和电流波形的失真会产生谐波,导致电网功率因数降低,并影响电力系统的稳定性和可靠性。为了确保电力系统的正常工作,研究了基于有源电力滤波器补偿的比例积分(PI)解耦控制技术。设计了基于二极管钳位式的有源电力滤波器模型。结合基尔霍博电压法,降低控制谐波和解除部分变量耦合。针对设备非线性产生的谐波,分析有源电力滤波器的可逆性,获得输入雅可比矩阵,以实现滤波器旋转坐标的线性化。利用变换矩阵转换转动角速向量,输入谐波的幅度,输出电流取样延迟,完成无差PI解耦控制。试验结果表明,所提技术能够有效解耦滤波器的谐波电流成分,从而补偿电网中的失真电流。该技术可以减少谐波对电力系统的整体影响,保证设备的正常运行。

悬吊康复机器人设计与电流跟踪控制仿真分析

设计了一种悬吊康复机器人,可以满足不同脑卒中患者的差异化减重需求,用于患者的平衡步态训练。对悬吊康复机器人进行机构设计,悬吊机构采用磁粉离合器驱动,并设计驱动电路。为提高输出电流的稳定性,提出反向传播神经网络比例积分微分控制,对悬挂康复机器人输出电流进行跟踪控制。通过电流跟踪控制仿真分析,验证了设计的合理性。

带自适应谐波补偿功能的光伏并网控制策略

为了使含有源电力滤波器(active power filter,APF)功能的光伏并网逆变器在指令电流超过逆变器的限值时具有良好的谐波补偿效果,分析了传统比例式限流和指令电流跟踪方法的不足,提出了一种自适应谐波选取限流与准比例谐振(proportional resonant,PR)电流协调控制相结合的并网控制策略。自适应谐波选取限流策略可以在逆变器容量超限时针对性地选取危害大、含量高的谐波分量进行补偿,提高限流措施的有效性;准PR电流协调控制策略可以对指令电流中的各谐波分量进行单独控制,进一步提高谐波补偿的精确性。仿真结果表明,所提控制策略可以提高不同并网场景下的谐波补偿效果,验证了其可行性和有效性。

五相永磁同步电机的分数阶滑模模型预测转矩控制

为了提高五相永磁同步电机控制系统的性能,本文提出了适用于五相永磁同步电机谐波子空间的目标函数构造方法。采用有限集模型预测转矩控制策略,并基于分数阶滑模变结构理论提出了不确定非线性的分数阶速度控制器。仿真结果表明:该控制方法具有减小电机转矩、磁链脉动的效果,同时也提高了空子系统跟随精度;减小了速度超调和响应时间,提高系统稳定性。采用基于分数阶滑模控制的五相永磁同步电机的有限集模型预测转矩控制优化策略具有较强的负载鲁棒性,有良好的动态性能和静态性能,优化的控制系统提高了电机的输出性能和可靠性。

一种补偿谐波电流的无刷双馈电机转矩脉动抑制方法

针对无刷双馈电机存在较强转矩脉动的问题,根据旋转坐标系下电流与转矩之间的关系,明确了功率绕组电流中含有的谐波分量会导致电机运行时产生转矩脉动的结论,提出以谐波补偿电流的方式抵消电机运行时产生的谐波分量来抑制无刷双馈电动机转矩脉动,采取了功率绕组谐波电流瞬时检测方法与空间矢量滞环控制方法来满足系统对实时性和准确性的要求。该转矩脉动抑制方法能有效提高无刷双馈电机的机械特性和调速性能,对于降低无刷双馈电机绕组谐波含量提高整机效率提供了参考。最后以一台45 kW的绕线转子无刷双馈电机为例进行了验证,通过对谐波电流补偿法在电机异步、同步以及超同步运行状态下的仿真对比分析,结果表明该方法可有效抑制电机的谐波转矩脉动,提高电机运行性能。

基于改进跟踪微分器的磁浮列车悬浮控制研究

磁浮列车悬浮系统的间隙传感器信号存在大量量测噪声,影响了悬浮控制的控制品质与稳定性。为解决该问题,文章借助等时区的方法确定最速离散二阶系统的边界层,根据边界层与可达区构造无需复杂开根号运算的新型最速控制综合函数,同时通过微分预报补偿方式实现相位补偿,进而设计了基于新型跟踪微分器的悬浮反馈控制器。数值仿真表明,该跟踪微分器能够快速跟踪输入信号,具有良好的滤波效果,无颤振、无超调。通过磁浮列车实车测试,基于所提出的跟踪微分器的悬浮控制器能使起浮阶段的最大超调量减少约15%,实现磁浮列车的稳定悬浮控制,具有很强的工程实用性。

开关磁阻电机电流跟踪变增益鲁棒控制

针对开关磁阻电机(SRM)传统滞环控制电流跟踪效果差和转矩脉动大的问题,提出一种变增益鲁棒控制方法。基于SRM极端位置磁化曲线,建立考虑磁饱和效应的SRM非线性解析模型,实现了电机增量电感和反电动势的在线估计。为克服模型不确定造成的估计偏差,设计SRM电流鲁棒控制器,利用反馈增益对增量电感和反电动势的估计偏差进行在线补偿,提高电流跟踪控制精确度。基于Lyapunov直接法对SRM电流控制器进行分析设计,保证了控制系统的稳定性。在此基础上,采用线性转矩模型和误差补偿设计新型转矩-电流转换器,实现转矩到电流的精确映射,间接完成转矩平滑控制。实验结果表明,SRM变增益鲁棒控制器的电流跟踪均方根误差和转矩脉动系数均低于传统滞环控制,具有更好的电流跟踪性能和转矩脉动抑制能力,有效提高了SRM驱动性能。

无传感器下中频逆变电源死区补偿与控制策略

在飞机停靠阶段采用400 Hz地面电源代替飞机辅助动力源是降低机场碳排放量的重要手段。然而,受限于开关频率与电压高动态响应速度的要求,400 Hz逆变电源通常采用输出电压单闭环控制策略,减少了LC滤波器中电感电流的采样与控制环节,导致控制系统设计难度加大,同时因无法获得电流极性而缺少了死区补偿方向。为了提高400 Hz逆变电源负载电压的控制性能与电能质量,首先针对400 Hz逆变电源中因死区对逆变器输出电压基波幅值、相位误差以及低次谐波畸变的影响机理进行分析,进而提出一种基于电流观测的死区补偿策略。根据电感电流的状态方程,提出构建无零漂的电流观测模型,得到电感电流的极性,对调制电压信号进行补偿,实现对死区效应的抑制。然后建立系统的传递函数,结合幅频特性曲线,从抗扰动性、高频衰减特性以及动态响应速度几个方面总结出比例-谐振控制器的参数优化设计方法。最后搭建仿真模型与实验平台,对所提电流观测模型、死区补偿方法以及控制器参数优化设计方法的可行性与有效性进行验证。

基于dSPACE的单相并网逆变器控制策略研究

针对电压畸变导致并网电流谐波含量较高的问题,文中提出准比例谐振控制与电压前馈相结合的控制策略。结合准比例谐振控制器在谐振频率处增益无穷大的特点,减小并网电流稳态误差,并引入电压前馈消除电压对系统影响,达到了改善并网电流质量的目的。文中分析了单相并网逆变器数学模型,通过闭环控制来抑制因电压畸变产生的并网电流谐波分量,同时采用控制变量法设定准比例谐振控制器参数,分析准比例谐振控制器参数对系统性能的影响。最后建立MATLAB/Simulink仿真模型并搭建dSPACE-DS1104半实物仿真平台,通过不同策略下的仿真与实验验证了所提策略的有效性。

三相光伏逆变器并网控制策略的研究

针对光伏逆变器转化效率低、控制技术落后等问题,采用一种改进的电导增量法与电流反馈控制和电网电压前馈补偿相结合的控制策略,来控制前级非隔离型DC/DC升压变换电路和并网逆变器的工作状态,减少并网电流中的谐波含量改善并网电能质量。建立了基于Matlab/Simulink的控制系统仿真模型,仿真结果表明,所提控制策略不仅能快速跟踪光伏阵列的最大功率点,而且能较好地改善逆变器输出电流波形。

单相PWM整流器电流谐波补偿控制技术的应用

单相PWM整流器为交直流功率交换拓扑,主要特点为高正弦度输入电流和网侧单位功率因数,备受人们的重视。单相PWM整流器输出电压指的是固有二倍工频纹波,利用反馈进入控制环路,导致输入电流和参考电流的畸变,传统利用降低电压外环带宽抑制电流畸变的方式使变换器动态性能下降。基于此,分析了网侧电流低次谐波的原因,创建了单相PWM整流器模型,进行了PI调节器的设计仿真分析,进而提高变换器动态性能。

Peak Current Control Strategy with Extended-State Tracking Compensator for DC-DC in Hybrid Energy Storage System

Because variations of ultra-capacitor voltage and battery voltage generate subharmonic and chaotic behaviors in hybrid energy storage system (HESS) application when a DC-DC converter is under the peak current control, a novel digital control strategy, i.e., peak current control with extended-state tracking compensator, is introduced to deal with the stability. The gains of the control algorithm are selected based on pole locations formulated from the Bessel filter. The simulation results validate that under the peak current control strategy with compensator, the DC-DC converter does not have the subharmonic and chaotic behaviors. The response time under the peak current control with compensator is the same as that under the peak current control. The ripple voltage and ripple current of battery are less. The tracking error of inductor current tends to zero.

电机模拟器的电感选型及控制技术研究

电机模拟器耦合电感参数对系统性能影响大,但其参数选型被详细分析研究得较少。对此,文章提出电机模拟器耦合电感参数快速选型方法。其首先通过理论分析,计算出电感参数的大致选型范围;然后对系统控制器设计进行分析,同时在某典型电机上进行仿真验证,并结合计算参数范围及仿真结果选择最优电感参数;最后在选定电感参数下对不同开关频率对系统电流误差的影响进行研究,解决了开关频率的快速选择问题。仿真及分析结果显示,在合理选取解耦电感参数的前提下,当模拟器开关频率达到被测变流器开关频率的10~20倍时,能保证全速度段下的电流误差不超过5%。

配电网单相接地电容电流自动跟踪补偿控制方法

为减少配电网单相接地故障产生的电流,提高配电网的安全可靠性,文章采用了电容电流自动补偿方法。该方法可有效降低配电网单相接地电容的电流大小,将单相接地电容电流从原来的几十安培降至几安培,达到了预期的效果。该方法适用于各类配电网,可为电力系统的安全稳定运行提供保障。

重复控制在并联有源滤波器中的应用

有源滤波器(active power filter,APF)是消除电网中非线性负载产生的电流谐波的有效手段。针对某一类非线性负载,该文提出了一种在单一同步坐标系下的复合控制器,包含PI和重复控制器。该复合控制器结合了PI和重复控制器的优点,能够消除稳态误差和改善系统鲁棒性。详细研究了复合控制器的设计方法,对控制系统稳定性进行了分析。所提控制方法在三相并联有源滤波器系统进行了验证,实验结果证明了所提出的混合控制器具有优异的性能。

有源电力滤波器仿真研究

叙述了有源电力滤波器APF(Active Power Filter)的基本原理,分别介绍了组成APF的谐波和无功电流检测电路、补偿电流发生电路的构成和功能,在此基础上,介绍了常用的APF的谐波和无功电流检测方法、补偿电流控制方法和直流侧电压控制方法。为了验证APF的补偿功能同时加深对其控制方法的认识和理解,用Matlab 6.5/Simulink下的SimPower Systems Blockset对整个三相并联电压型APF系统进行了仿真研究。仿真结果表明,电压空间矢量脉宽调制SVPWM(Space VectorPulse Width Modulation)控制的APF能对负载电流中的谐波和无功分量进行快速精确的补偿。