基于改进自适应陷波的双馈风电场时变次同步振荡抑制策略

双馈风电场经串补电容并网时,可能引发次同步控制相互作用(subsynchronous control interaction,SSCI),严重威胁系统安全稳定运行。通过在风机控制器中引入陷波器可有效阻断SSCI,然而固定参数陷波器难以适应实际系统中次同步振荡表现出的频率大范围时变特征。为解决这一问题,该文提出一种基于改进自适应陷波(adaptive notch filter,ANF)的双馈风电场时变次同步振荡抑制策略。首先,分析ANF安装于风机转子侧变流器(rotor-side converter,RSC)不同位置时对次同步振荡分量的阻断效果,确定ANF的最佳安装位置;其次,基于紧缩技术近似投影子空间跟踪算法(projection approximation subspace tracking based on the deflation technique,PASTd)在线获取次同步振荡信息,提出总体控制架构,设计基于量测数据辨识的ANF中心频率更新策略;最终,在考虑风速、风机台数、无功出力、电网拓扑变化等多种影响因素的情况下,验证控制策略对频率时变次同步振荡的抑制效果。与现有方法相比,所提控制策略不依赖于系统的准确数学模型,且具备较强的鲁棒性和适应性。

结构因素对遥感天线跟踪精度影响分析及对策

在遥感地面站天线设备中,跟踪精度是伺服控制系统的关键技术指标。重点分析影响跟踪精度的机械结构谐振频率、摩擦两个结构因素,给出了影响因素与天线跟踪误差之间的理论关系:天线机械结构谐振频率主要影响伺服动态滞后误差和高仰角跟踪性能;摩擦力矩主要影响跟踪随机误差和伺服低速跟踪平稳性能。给出了改善低速平稳性能的解决措施;提出了一种数字复合控制融合新型结构滤波器(数字凹口滤波器+一阶惯性环节)的动态跟踪控制方法,解决了窄波束天线机械结构谐振频率较低影响伺服跟踪性能的问题。测试结果表明,天线最低平稳运行速度达0.005 (°)/s,速度误差优于10%;天线加速度在0.393 (°)/s^(2)时,方位动态跟踪均方根误差优于0.006 2°。遥感地面站天线设计方法实用有效,为今后同类天线伺服控制系统设计提供了理论依据。

低计算量的窄带ANC算法优化及实车DSP系统试验分析

车内主动噪声控制中常使用的传统滤波-x最小均方(Filtered-x Least Mean Square,FxLMS)算法由于计算复杂度高,往往导致系统硬件算力不足,降噪效果不理想。文章提出一种基于改进局部次级通路建模方法的自适应陷波(Local-secondary-path Filtered-x Least Mean Square,LFxLMS)算法及其相应的窄带主动噪声控制(LFxLMS-based Narrowband Active Noise Control,LFx-NANC)系统。所提出的改进局部次级通路建模方法具有更高的建模精度,且该系统相较于传统系统大大降低了计算复杂度。通过基于Matlab软件的仿真分析,验证了该系统对稳态及非稳态多谐波噪声的降噪性能。基于ADSP-21489控制器搭建车内双通道LFx-NANC系统,实现了在稳态工况下主驾位置处二、四、六阶降噪量分别达到34.67、21.41、10.29 dB(A);在加速工况下主驾位置处总声压级和二阶降噪量分别达到6.01 dB(A)和20.40 dB(A),同时在其他位置均有较好的降噪效果。文中提出的方法为主动噪声控制的工程应用提供了参考。

用于荧光内窥镜的陷波滤光片的研制

基于荧光内窥镜的实际应用确定陷波滤光片的技术指标,以光学薄膜理论为基础设计陷波滤光片结构,采用Essential Macleod软件辅助进行膜系设计,分析膜层敏感度,选择合适镀膜设备、工艺控制方法制备陷波滤光片。制备的滤光片通带透射率均值达到97%以上,截止背景达到OD6以上,透射波前畸变低于λ/4@632.8 nm,满足医疗健康微创精准手术的应用需求。

宽阻带多陷波超宽带滤波器

为抑制其他无线窄带通信系统对超宽带系统的干扰,并提高超宽带滤波器的阻带抑制特性,提出一种拥有宽阻带和三陷波的超宽带滤波器。该滤波器采用传统多模谐振器加载阶梯开路谐振器与扇形谐振器的结构实现超宽带特性,其阻带宽度达到24.3 GHz;为引入三陷波,该滤波器采用了加载开路谐振器、耦合L型短路短截线以及非对称耦合结构;通过并联开路谐振器加载扇形谐振器的结构,优化了通带插入损耗。经过电磁仿真,该滤波器通带范围为4.1~10.6 GHz,相对带宽为93.4%,插入损耗小于1.3 dB,三处陷波分别位于5.1、6.28、8.1 GHz处,且陷波深度均大于25 dB,保证了超宽带系统的通信质量。

基于自适应陷波与重复控制的主动磁悬浮轴承系统谐波振动抑制

由转子质量不平衡和传感器跳动引起的谐波振动是磁悬浮转子系统中的主要扰动。为了抑制这些干扰,提出了一种基于重复控制和可变相位自适应陷波反馈的谐波振动抑制的复合控制方法。首先通过建立磁悬浮转子系统模型,分析了不同干扰振动力的产生机理。然后,设计了插入式重复控制器,抑制传感器跳动引起的谐波振动,利用自适应陷波滤波器在线提取同频信号自适应补偿不平衡,通过改变不同频率下的相位角来保持系统的稳定性,并对同频位移刚度进行补偿,使系统在较宽的速度范围内自抑制谐波振动。最后,通过仿真和实验对提出的控制方法进行了验证。实验结果表明,一次、三次和五次谐波振动分别减少94.4%,90.4%和85.9%,采用所提出的复合控制方法可以有效抑制谐波振动。验证了所提控制方法的有效性。

SOGI级联SFNF的高频注入无传感器电机控制方法

针对传统脉振高频电压注入法同时应用带通滤波器和低通滤波器导致相位偏移和位置估计误差大的问题,提出一种级联二阶广义积分器(SOGI)和单频陷波器(SFNF)的改进方法,实现位置误差信号的精确和实时提取。研究了脉振高频电压注入法位置观测闭环传递函数的幅频特性,利用SOGI的选频特性提取高频交轴响应电流,并利用SFNF的陷波特性滤除注入信号二次谐波,替代了传统误差信号提取环节中的带通滤波器和低通滤波器,参数整定简便,具备兼顾滤波精度和带宽的优势。搭建实验平台对传统误差信号提取策略和所提SOGI级联SFNF策略进行对比,实验结果表明,本文所提改进方法的响应速度和位置估计精度相比传统方法均有提高:在转速突变过程中转速估计误差降低5.9 r/min,转子位置误差降低0.11 rad;在突加负载时,转速估计误差降低3 r/min,转子位置误差降低0.08 rad,响应调节时间缩短42%,有效提高了位置观测精度和系统的动态响应性能。

磁悬浮分子泵转子振动抑制研究

磁悬浮分子泵具有工作转速高、转子极转动惯量大等特点,针对磁悬浮分子泵转子在升速过程中出现的弯曲模态振动以及涡动模态振动,提出了一种基于滤波交叉反馈与陷波器的大转动惯量磁悬浮转子控制方法。建立磁悬浮轴承-大转动惯量刚性转子系统数学模型,求解得出转子涡动模态频率,根据该模型分析了滤波交叉反馈控制器对涡动模态振动的抑制效果,并且设计了陷波器用于抑制不同转速下的转子弯曲模态振动。试验结果表明,磁悬浮分子泵稳定升速至工作转速18000 r/min,转子振动位移为35μm,弯曲模态振动以及涡动模态振动得到了有效抑制。

主被动结合的弹性高超声速飞行器鲁棒自适应控制

针对高超声速飞行器轻质材料和细长体构型引起的显著气动伺服弹性问题,提出了一种主被动结合的鲁棒自适应控制方法。首先,通过引入辨识性能评价和监测机制设计复合自适应参数辨识方法,并给出滤波估计策略,实现弹性振动频率与弹性模态的高效在线估计。其次,采用奇异摄动理论将刚弹一体化模型分解为刚弹子系统,针对弹性子系统,基于频率辨识值构建级联型自适应陷波器实现被动陷波抑制,并结合模态估计值设计主动反馈控制保证弹性模态的稳定收敛;针对刚体子系统,设计基于有限时间滑模扰动观测器的鲁棒跟踪控制,综合两个子系统的控制量得到最终升降舵偏转。最后,通过仿真验证了该方法能够有效保证气动伺服弹性影响下高超声速飞行器的弹性抑制和刚体控制性能。

基于人工表面等离激元的小型化电可调缺口带滤波器

具有小型化的缺口带滤波器在微波集成系统中具有广泛的应用前景.本文基于倒山形单元的人工表面等离激元(spoof surface plasmon polariton,SSPP)提出了一种新型小型化电可调缺口带滤波器.与相同横向尺寸的传统SSPP单元相比,所提出的倒山形单元的色散曲线表现出更好的慢波特性,渐近频率降低至原来的55%.缺口带的频率可通过调整变容二极管两端的偏置电压来动态控制.随着偏置电压从0.5 V增至30 V,缺口带频率从2.1 GHz移动到2.3 GHz,实现动态调节.仿真结果表明,缺口带滤波器通带内实现了较低的插入损耗(S_(21)<-1 dB)和良好的回波损耗(S_(11)>-10 dB),并且具有小型化的优势,尺寸仅为0.78λ_(g)×0.35λ_(g),λ_(g)是中心频率处的波长.采用印刷电路板技术实际加工了缺口带滤波器.实物测量和仿真结果吻合较好,验证了设计的可靠性.

考虑钢丝绳抖振情况下的塔式吊车消摆控制方法

塔式吊车系统负载摆角的抑制对于其安全运行至关重要,现有的消摆控制方法在抑制摆角方面取得了不错的效果,但这些控制方法均未考虑钢丝绳连同负载发生抖振的情况,存在安全隐患。针对此问题,提出一种考虑钢丝绳抖振情况下的塔式吊车系统摆角抑制方法。具体而言,首先建立塔式吊车水平运动时的非线性抖振机理模型,计算出系统发生抖振后传导到电机主轴上的非线性抖振力矩,并将该抖振力矩等值反向作为补偿力矩。其次,利用陷波器滤除补偿力矩外的其他干扰,再将补偿力矩与一种滑模消摆控制律计算出的控制力矩相叠加,控制驱动电机力矩输出。最后,仿真和实验结果表明提出的消摆方法对于摆角的抑制具有更好的控制效果。

压电微动台数据驱动迭代前馈补偿与自适应抑振

为消除压电驱动柔性微定位平台高精控制对平台不确定动力学模型的依赖性,提出了一种数据驱动无模型迭代前馈补偿和自适应陷波滤波结合的控制方法来提高平台的跟踪性能。首先,建立了数据驱动无模型迭代前馈控制器,提高系统对噪声和其他干扰的鲁棒性,同时,证明了在无模型迭代前馈作用下,连续参考输入跟踪误差的有界性和闭环系统的稳定性;其次,构建了自适应陷波滤波器来消除平台谐振的影响,对误差信号进行快速傅里叶变换,并设计谐振频率在线提取算法,实现对陷波滤波器参数的在线实时整定,来进一步提升轨迹跟踪精度;最后,利用所设计的无模型迭代前馈控制器和自适应陷波滤波器对压电微动台进行轨迹跟踪实验。实验结果表明:在跟踪三角波信号时,与单独比例-积分(Proportional Integral,PI)控制和结合自适应陷波滤波器的PI控制相比较,最大跟踪误差分别减小78.25%和70.83%,能够有效提升平台的稳定性和跟踪精度。

基于陷波器的构网型换流器同步频率谐振抑制策略

随着电力系统中新能源占比的增加,传统电网的强度越来越弱,短路比降低,导致基于电压定向的跟网型电压源型换流器(VSC)的稳定性变弱。为了解决跟网型VSC连接弱网时的稳定性问题和功率传输极限问题,基于功率定向的构网型VSC得到广泛关注,尤其是采用功率同步控制(PSC)和虚拟同步机(VSG)控制的并网VSC,因结构简单而迅速发展。然而,考虑电网和线路等值电感动态时,构网型换流器在感性网络的等效电阻较小时易发生一种同步频率谐振(SFR),导致系统失稳。该文主要以PSC-VSC为研究对象,通过建立小信号模型分析其发生SFR的机理,发现除了线路电阻小之外,非最小相位效应是引发SFR的另一个原因。为了抑制这种同步频率谐振,该文提出采用陷波器的谐振抑制方法,与采用低通滤波器方法(等效VSG控制)相比,该文所提方法对控制参数更具有鲁棒性,同时能提高系统的带宽。最后,建立实验平台,通过物理实验验证该文所提出控制策略的有效性。

电动汽车电驱动系统建模及控制策略研究

针对纯电汽车电驱动系统因受负载端转动惯量时变特性及传动部件中存在柔性的影响,导致电机端转矩波动及传动精度降低的问题,这里提出了一种通过加入陷波滤波器与前馈调整增益进行调整的控制策略。相比传统方法,此方法需要配置的参数更少,控制的精度更高。首先对电驱动系统建立了基于双惯量模型的动力学方程,并分析了不同负载转动惯量下系统的频率响应。依据建立的电驱动系统双惯量模型,设计了两种陷波滤波器。对比加入陷波滤波器后系统的参数变化和响应曲线,选择了一种效果更好的陷波器。最后,对加入陷波器后的控制系统,通过前馈控制和调整增益进行改进。给出了改进后控制策略的理论分析过程与参数设计方法,并进行了数值仿真。结果表明,所提出的方法可以减弱纯电汽车的电驱动系统因传动柔性与电机负载端转动惯量时变特性导致的系统扭振及传动精度降低的问题。

基于可变阶陷波算法的混合动力汽车阶次噪声主动控制

针对混合动力汽车发动机多工作转速下阶次丰富且变化所导致的并联加速工况主动降噪效果下降问题,提出了一种可变阶陷波FxLMS算法,并建立相应的多通道发动机噪声主动控制系统。在MATLAB/Simulink中针对某七座混动MPV车搭建多通道发动机噪声主动控制仿真模型,使用实车声学路径、各工况车内噪声及发动机转速信号,对两种陷波FxLMS算法进行降噪仿真和比较,仿真结果表明,可变阶陷波FxLMS算法可以针对各充电转速点特定的阶次进行降噪,相比于传统的陷波FxLMS算法,主驾及第三排左、右耳4个位置处的总体降噪量分别提高了28.5%、60%、50%及50%。通过实车试验验证了在70~100 km/h加速工况下采用可变阶陷波FxLMS算法的发动机主动噪声控制系统的降噪效果,该系统对2阶、5阶、5.5阶、6阶、6.5阶、7阶和8阶的发动机噪声均表现出良好抑制作用。

直流母线小电容永磁同步电机驱动系统网侧电流谐波抑制策略

直流母线采用小电容永磁同步电机驱动系统具有降低成本和延长运行寿命的优势。但在系统运行时网侧电流中存在大量的谐波,这将会影响网侧电流质量。为了改善小电容永磁同步电机(PMSM)驱动系统的网侧电能质量,该文提出一种基于阻抗重塑的有源阻尼控制方法,以抑制网侧电流谐波。通过对驱动系统进行建模,分析影响网侧电流谐波的因素,建立母线电流与网侧电流的数学关系。采用有源阻尼控制方法,提取母线电压谐波信号,以最优电压补偿的方式构建反馈回路,重塑驱动系统的特定频率处的等效阻抗,以实现网侧电流谐波的改善。同时,为了抑制电压补偿模块对电流内环扰动的影响,设计电流环级联双频陷波器,并通过系统极点图进行了稳定性分析。仿真结果和实验分析验证了所提控制方法的有效性。

基于扩充参数平面法的PID控制及陷波器设计

为了解决工业伺服控制系统PID控制参数设计及与滤波器的参数整定困难的问题,展开弹性传动系统模型分析与系统仿真,探讨扩充参数平面法的PID参数设计调节与应用,分析惯性比及陷波器对系统阻尼特性的影响。同时,针对呈现欠阻尼状态,在PID控制系统的基础上引入陷波器,采用同方法对控制参数进行整定,对比引入陷波器前后的振动抑制效果,验证了传统陷波器效果及设计方法的有效性。展示的控制方法与设计方法,对高阶弹性伺服系统的振动抑制研究具有理论指导和优化设计的效果。

基于ANF的共直流母线OW-PMSM低次谐波抑制研究

针对共直流母线开绕组永磁同步电机(OW-PMSM)非线性因素引起的低次谐波,采用基于最小均方(LMS)算法的自适应陷波器(ANF)对系统中3次、5次、7次谐波进行抑制。首先,分析了OW-PMSM中低次谐波产生的机理;然后,借助Matlab/Simulink探讨了120°解耦调制策略消除逆变器侧调制引起的零序电流,研究了ANF提取系统中相应频次的谐波,将提取的电流谐波补偿到电流环中;再次,抑制了由非线性因素等引起的低次谐波;最后,仿真及试验结果表明,采用ANF后系统中3次、5次、7次谐波含量明显降低。

基于DSOGI-PLL与ANF-LPF的i_(p)-i_(q)三相谐波检测方法

随着分布式电源大规模接入电网,电力系统中频率波动、电压不平衡以及谐波畸变等问题日益严重。在这样不平衡和失真的电网条件下,传统i_(p)-i_(q)谐波检测法已不能满足工程需要。为解决这一问题,文中提出一种基于DSOGI-PLL与ANF-LPF的i_(p)-i_(q)三相谐波检测方法。一方面,采用DSOGI-PLL提高复杂电网下提取基波相位的能力;另一方面,采用一种具有选择性谐波滤波能力的改进结构LPF,来提高谐波检测的抗干扰能力。结果表明,所提方法能够在复杂电网条件下完成三相谐波检测。

一种基于FPGA的宽范围绝缘测试系统设计与研究

针对工业领域对绝缘测试越来越高的需求,提出了一种基于FPGA的宽范围绝缘测试系统,同时针对大电阻测试情况下工频干扰对测试精度的影响,提出了采用双T型陷波器的方法。首先,分析绝缘测试平台的测试原理,并给出系统整体设计框架,该绝缘测试平台分为上位机和下位机两部分,两者通过以太网进行通信;其次,分析电路原理,根据原理和测试需求提出相应的硬件设计,陷波器采用双T结构,电阻测试原理采用二线法;再次,根据电路和测试原理设计软件和通信协议;最后,对电路仿真并进行实物测试。测试结果表明,绝缘测试系统测试范围能覆盖至10Ω~10 MΩ,双T型陷波器能够滤除大电阻测试情况下的工频干扰,滤波后的测试误差均在10%以内。