“自动控制原理”中频域串联校正的教学探讨

基于系统期望开环伯德图,阐述了滞后环节和超前环节的有利和不足。以一个系统的完整校正过程为例,给出补偿环节的类型和幅穿频率的选择,提供环节参数的公式计算,使读者能够对系统串联校正这个复杂工程问题获得更深入和全面理解。通过对“自动控制原理”课程中频域串联校正的教学内容和思路、改革措施和实践效果进行探讨,为频域串联校正教学提供一个参考。

基于改进SOGI-FLL的旋转弹舵机滞后测试方法

针对旋转弹舵机滞后测试中存在的噪声及常值偏移问题,将2阶广义积分锁频环(SOGI-FLL)改进后应用于测试数据处理,以精确地得到舵机滞后角。舵机滞后角测试问题的本质是存在噪声及常值偏移下的正弦信号相位提取问题。通过在常规SOGI-FLL中引入常值偏移补偿回路,使其具有常值偏移扰动抑制能力。改进SOGI-FLL表现为带通滤波器特性,可实现正弦信号基波频率处无滞后无衰减的滤波,有效消除噪声及常值偏移的影响,其输出的正交信号供给带有PI环节的锁相环(PLL)进行相角估计。仿真和实验结果表明,在测试信号存在噪声及常值偏移时,相比于传统FFT方法和相关分析法,改进SOGI-FLL能够有效地提高滞后角处理精度。

三阶PLL无源环路滤波器的设计与仿真

为提高锁相环的性能,简化高阶锁相环中无源环路滤波器的设计过程,提出了三阶PLL中无源超前-滞后滤波器的一种设计方法。首先给出锁定状态锁相环的数学模型,选定使PLL特性稳定的无源滤波器的电路结构,根据结构求出锁相环的相位传递函数,确定使系统稳定的相位最大返回处频率,合理分配滤波器的零、极点,进而综合出环路滤波器的设计方法,以及电路中各元件的计算公式。给出了设计实例并进行了PSPICE仿真,结果表明其性能完全能达到设计要求。该方法对任意三阶PLL无源滤波器的设计都是实用的。

河东沙区侧柏树干液流与蒸腾驱动因子的时滞效应研究

树干液流传导反映树木蒸腾过程是估算林木耗水量的重要基础,忽视液流的时滞现象则会造成显著误差。以宁夏河东沙区防护林树种——侧柏(Platycladus orientalis)为研究对象,利用热扩散茎流计监测林木生长旺季的树干液流(J_s)日变化格局,采用时间错位对比法分析侧柏树干液流与蒸腾驱动因子之间的时滞效应,旨在为准确理解液流时滞和冠层蒸腾的关系,提高预测森林蒸腾耗水的准确度提供依据。结果表明:典型晴天下,侧柏树干液流与蒸腾驱动因子太阳辐射(E_s)、饱和水汽压亏缺(D)、大气温度(θ_a)均呈现"迟滞回环"的关系,液流密度J_s对D、θ_a的响应回环过程呈顺时针方向,而J_s与E_s间响应回环过程则为逆时针。采用高斯方程拟合E_s、D、θ_a、潜在蒸散(E_p)及J_s日变化过程,结果表明Js峰值时刻明显滞后于E_s和E_p,提前于θ_a和D;E_s与E_p日变化过程和峰值时刻同步,但明显早于θ_a和D。错位对比法分析得出,典型晴天下侧柏树干液流与主要驱动因子E_s、D、θ_a的实际时滞分别为0.75、-0.75和-0.25 h。侧柏树干液流与E_s之间的时滞ΔJ_s-E_s与日间耗水量(W_d)和日平均水汽压饱和亏缺(D)显著相关;与D之间的时滞ΔJ_s-D与W_d、日间太阳辐射总量(E_(sT))、D显著相关,且对侧柏树干液流时滞具有促进作用。

多层滞环比较器的异步电机直接转矩控制研究

提出了异步电机直接转矩控制系统中状态选择器的一种全新设计方法——多层滞环比较设计法。将模糊理论新概念融入到状态选择器的设计思想中,用两个多层滞环比较器代替模糊控制器来选择逆变器的开关状态,大大提高了系统的工程应用价值,改善了系统的响应特性,并通过仿真验证了该设计的有效性。

基于荧光寿命法的溶解氧检测系统设计

依据荧光猝灭原理,分析了荧光寿命和水体溶解氧浓度的关系特性,研究了荧光寿命的锁相环检测技术,设计了基于ADuC841单片机和锁相环放大电路的新型荧光寿命法溶解氧检测系统。测量精度为0.01 mg/L,稳定性好,灵敏度高,响应时间小于30 s,并且不受外界杂散光和光源波动的影响,可实现水体溶解氧的原位、实时、在线监测。

基于DSP的三相软件锁相环设计

准确获得电网电压的相位角,在电力电子装置设计中有重要的意义。文中提出了一种在dq坐标下用DSP实现的三相软件锁相环,采用滞后控制器使其具有很强的抗干扰能力,和传统的锁相环相比,软件锁相环在实际应用中有更好的效果。

高粘度特纸黏合剂加料控制系统的研究

介绍一个采用MCS - 5 1系列单片机开发的黏合剂加料控制系统 ,其硬件组成简单、实用 ,通过软件编程分别实现滞环控制和模糊控制。实行运行表明 。

有效传递函数在多变量耦合系统中的应用

针对多变量系统具有多时滞、强铰链耦合的特点,提出了有效开环传递函数解耦策略。由于有效开环传递函数所描述的动力学行为的复杂性,首先采用模型降阶技术,将系统逼近一阶环节+延时(FOPDT)形式;然后运用IMC控制策略实现单位反馈控制。为得到传统PID控制器的典型表达形式,将IMC控制器进行麦克劳林级数展开,通过对相应项系数的比对得到了传统PID控制器。仿真分析表明了该方法能够提高系统动态响应速度、减小稳态误差,实现了多变量耦合系统的理想控制。

基于FPGA快速位同步的实现

介绍了传统的超前-滞后型数字锁相环提取位同步信号的原理,提出了一种改进的简单快速的位同步FPGA实现方法,该方法首先在输入码元出现的半周期内得到码元与位同步信号的相位差,在附加门、扣除门的有效时间内,该相位差控制附加、扣除脉冲的个数,使输入码元与位同步信号快速达到同步。阐述了实现方案和模块设计,并用VHDL语言编程实现,maxplusⅡ下编译、综合、仿真、下载到FPGA芯片。仿真及实验表明:位同步建立时间只需一个码元周期,位同步快速实现。

导引头隔离度相位滞后对寄生回路稳定性影响研究

为了分析隔离度对制导控制系统稳定性的影响,提出了隔离度寄生回路的概念,在考虑隔离度相位滞后的基础上,建立了导引头隔离度寄生回路模型,通过对寄生回路无量纲化并采用劳斯稳定判据计算得到了寄生回路负反馈和正反馈时的稳定域,在复频域分析了不同隔离度滞后角对寄生回路稳定域的影响。仿真证明相位滞后角的增大会降低系统的稳定域,但稳定域最小点不是出现在-180°相位滞后,而是出现在大约-140°时。所得结论对导弹制导控制系统初步方案确定具有指导作用。

导引头隔离度对开关控制制导回路稳定性的影响

为研究导引头隔离度寄生回路对开关控制制导回路稳定性的影响,首先应用回路等价变换原理统一了动力陀螺式和速率陀螺式导引头模型;然后,为分析开关系统稳定性,建立了含有隔离度寄生回路的开关控制制导回路等效Lure’模型;对比得出描述函数法在系统稳定保守性和稳定性趋势预测方面优于Popov稳定性理论和仿真方法,因此提出应用描述函数法对寄生回路稳定性进行分析。分析了在不同飞行器参数和调制器参数下导线和摩擦干扰力矩对寄生回路稳定域的影响。进一步,针对不稳定寄生回路提出了采用滞后校正网络来改善系统稳定性,改善后的制导回路仿真结果表明在外界干扰作用下,回路中不会再出现极限环,避免了脉冲喷管的"正反开";飞行器机动跟踪目标时,保证制导精度基本不变的情况下,节省了燃料。

涡扇发动机极值限制保护闭环控制设计

现代高性能涡扇发动机采用分段组合多变量控制计划,以发挥发动机工作在整个飞行包线范围内的气动热力设计潜力。为保证发动机在过渡态工作的安全性,控制系统中必须考虑极值限制保护控制的设计问题。为避免直接限制保护控制引发的不同控制通道切换带来的系统震荡问题,提出1种高回路稳态增益的滞后-超前频域校正间接极值限制保护控制器设计方法,在保证限制回路足够的稳态精度和抗噪声能力的同时,又避免了引入积分环节导致相角裕度损失过大的缺点。通过发动机线性模型和非线性模型的控制系统仿真,验证了所述方法设计限制控制器的有效性。

基于DSP的三相软件锁相环设计

准确获得电网电压的相位角,在电力电子装置设计中有重要的意义。本文提出了一种在dq坐标下用DSP实现的三相软件锁相环,采用滞后控制器使其具有很强的抗干扰能力,和传统的锁相环相比,软件锁相环在实际应用中有更好的效果。

直扩系统PN码捕获和跟踪的FPGA实现

在数字匹配滤波器和超前滞后鉴相环路的理论基础上,采用VHDL编程,在FPGA芯片上实现PN码捕获和跟踪的电路。详细讨论了各电路模块的设计实现方法。完成电路的仿真验证,给出了仿真波形。结果表明电路工作正常可靠,系统扩展方便灵活,满足设计要求。

回路功率因数对软起动的影响

在降压软起动中,因为所串电力器件的滞后性不同(电阻性和电感性),软起动回路功率因数对电网电压降的影响也会有所不同。通过矢量图分析和实例仿真,比较电阻性和电感性两类软起动装置引起的电网压降。同时,对回路功率因数影响方面的一些论点进行探讨。

不稳定时滞过程的神经网络内模控制方法

不稳定时滞过程在过程工业中较为常见,常规方法难以控制。提出了一种双反馈环控制方法,首先采用内部反馈镇定,然后采用神经网络构造内模控制系统,解决了模型与实际过程存在偏差、不稳定性等问题。仿真结果调节时间短,控制精度高,表明了神经网络内模控制方法的有效性和优越性。

基于Matlab无刷直流电机控制系统的新型建模仿真

在分析无刷直流电机(BLDCM)数学模型的基础之上,提出了一种新型的无刷直流电机控制系统建模仿真方法。在Matlab/Simulink环境之下,利用无刷直流电机的电压方程、电磁转矩方程和运动方程构建了无刷直流电机本体的仿真模型。系统采用三闭环控制:速度环采用经典PID控制,电流控制采用滞环电流跟踪型PWM。仿真实验结果表明:系统具有良好的静、动态特性,验证了该方法的有效性,为实际电机控制系统的设计和调速提供了新的思路。

发动机橡胶悬置有限元模型的建立及实验验证

用Mooney-Rivlin模型描述橡胶材料的本构模型,通过橡胶单轴压缩试验确定橡胶材料的参数。根据发动机悬置简化模型,计算预应力和激励频率。用CATIA建立橡胶悬置的三维模型,在Hypermesh中采用六面体单元进行网格划分,建立橡胶悬置的有限元模型。利用ANSYS对有限元模型求解,用Matlab对求解结果进行处理,根据得到的迟滞回线,计算出橡胶悬置的静刚度、动刚度和滞后角。利用本文设计的橡胶悬置特性试验测试系统分别对前、后橡胶悬置进行静、动刚度试验,将试验得到的橡胶悬置静、动刚度结果与有限元计算结果进行对比,验证了有限元模型的正确性。

伪码测距中精确估计测距误差的一种解决方案

一般较为简易的伪码测距,测距误差通常不小于系统的时钟周期。本文在简易伪码测距系统中引入了GPS的码环鉴别器和码环滤波器。不同于GPS的是,对码环滤波器带来的滞后效应作了深入的分析,找到了规律,估计和补偿了滞后效应带来的误差,大幅度地提高了伪码测距精度。