基础隔震结构附加变化型调谐质量惯容阻尼器的优化设计研究

在强震作用下基础隔震结构的隔震层将发生非常大的水平变形。已有研究表明采用在基础隔震结构的隔震层附加变化型调谐质量阻尼器(VTMD)的混合控制策略能够有效降低隔震层的水平变形需求,然而该混合控制策略最大的缺陷在于需要很大的调谐质量。考虑到惯容装置具有明显的质量放大效应,本文提出将惯容装置(Inerter)与VTMD中的阻尼器并联,从而形成具有较小调谐质量的变化型调谐质量惯容阻尼器(VTMDI),并将其附加在基础隔震结构的隔震层,基于随机振动的分析框架开展了VTMDI参数的优化设计研究。研究表明直接将基础隔震结构的上部结构层间变形作为优化目标的传统优化策略并不经济有效。为此,本文提出了一种基于两步优化法的优化策略,该优化策略首先确保附加VTMDI的基础隔震结构相对于附加相同阻尼的基础隔震结构具有更优的控制效果;然后确保附加VTMDI的基础隔震结构的上部结构层间变形最小。通过动力时程分析结果表明:两种优化策略都能有效降低隔震层的水平变形和上部结构的层间变形,同时不会导致调谐质量出现过大的运动行程,基于两步优化法的优化策略更为经济有效。

30℃~420℃黑体温度控制及自整定研究

作为红外标准光源,要求30℃~420℃黑体能快速升温到设定温度点,并保持温度稳定。针对其升降温功率差别大、滞后大等特点,用开关控制冲击响应自整定方法,得到黑体温升超调量、最大升降温速率等参数,采用复合智能温控策略,实现了30℃~420℃黑体温升前期快,接近设置温度时改以渐进方式达到并稳定在设定温度点。实验结果表明,实现了30℃~420℃黑体无超调地到达设定温度点,且稳定性为±0.03℃/min,该指标达到了国际同类产品水平。

一种S波段高效谐波调谐功率振荡器设计

为了解决微波无线输能系统中微波源的小型化和高效率需求,提出了一种高效谐波调谐功率振荡器的设计方法,振荡器由晶体管、谐波控制网络、反馈网络和负载网络组成。首先,通过调谐晶体管谐波阻抗以减少漏极电压与电流波形的重叠,从而提高其效率;其次,反馈网络与负载网络使用仿真获得的数据合成,两者可独立设计,避免了反馈回路对振荡器输出效率的影响。使用Cree CGH40010F GaN HEMT设计并制作了一款工作在S波段的高效功率振荡器,测试结果表明振荡器在2.445 GHz下成功实现了41.7 dBm的输出功率和79.9%的直流到射频(direct current to radio frequency,DC-RF)转化效率,在偏移载波1 MHz处,相位噪声低至-136 dBc/Hz。该功率振荡器性能优越,在微波无线能量传输系统中具有良好的应用前景。

基于环境自学习的气动调节阀控制算法研究

气动阀门定位器广泛应用于化工、能源、油气、水处理、造纸等工业领域,不过气动阀门在环境变化中往往出现漏气等现象,其性能大大下降,在对传统五步开关控制算法分析的基础上,提出了一种基于环境自学习的控制算法。改进后的控制算法中所有的控制参数均通过参数自整定获得,提高了算法的通用性。参数自整定方法能够检测漏气,当漏气量超过一定阈值,系统进行报警,当漏气量在一定范围内则自动辨识出行程类型、端点位置、最大超调量、最佳PWM占空比和补偿PWM等参数,为改进后控制算法的控制参数选择提供依据。闭环控制算法同样增加了环境自学习功能,根据环境的变化实时改变补偿PWM,并更新到闭环控制算法中。通过对气动调节阀进行漏气模拟试验,并借助智能阀门定位器监控平台对控制算法进行了实现和验证,实验结果表明改进后的控制算法缩短了阀位调整时间,在全行程范围内基本避免了振荡现象的产生。

基于PLC的双容水箱液位串级PID控制的实现

文章以双容水箱为被控对象,S7-200PLC为控制器,设计了双容水箱的液位串级控制实验。液位信号经液位变送器送至PLC,采用PID算法对数据进行处理,之后输出至电动调节阀来实现对液位的控制。采用一步整定法确定了主、副控制器的最佳PID参数。用MCGS作为上位机组态软件,构建了对双容水箱液位进行实时监控的组态画面,画面直观、形象,能实现液位的准确控制。

用于星载SAR数字AGC增益控制的双门限步进法

首先对自动增益控制(AGC)电路的模拟和数字实现方法进行了比较,指出星载合成孔径雷达(SAR)系统采用数字AGC的必要性;然后针对数字AGC增益控制产生算法进行了讨论,提出了一种实用的数字AGC增益控制产生算法——双门限步进法。该算法配合数控衰减器非常适合数字AGC的工程实现,实验结果证明:采用该算法的AGC设计具有很好的收敛性,并且在后续处理中能够精确地恢复信号原来的幅度。

同步发电机多步预测自校正励磁调节器

将多步预测自校正控制(Multi-step Predictive Self-Tuning Control)理论用于同步发电机励磁控制中来,选取多个状态量偏差的组合做为输出,用渐消记忆递推最小二乘法在线辨识同步发电机三阶非线性方程经线性化和离散化后的模型参数,并采用一种简单有效的方法离线确定b0(b0是前面提到的模型参数之一)。针对单机无穷大系统,设计出多步预测自校正励磁调节器(Multi-step Predictive Self-Tuning Excitation Regulator,MPSTER)。数字仿真结果表明,该励磁调节器控制效果好,能及时跟踪发电机运行工况的变化,在系统遭受的各种干扰下均表现出良好的动、静态性能。

基于阶跃辨识的PID自整定研究及软件开发

工业过程控制中,一般通过实验试凑法整定控制器参数,这种方法不免带有一定盲目性且瞬态性能指标不够理想;为了让控制器更高效、实用,需要对被控对象模型有精准的辨识,整定出与系统被控对象相吻合的PID控制器参数;以工程应用为出发点,通过深入研究PID自整定技术原理和实际的工程应用,实现了基于阶跃辨识的PID自整定的软件开发,并通过改变对象模型PID参数,验证了该软件系统的稳定性及准确性。

具有反向PWM的阀门定位器控制方法及实现

压电式阀门定位器在行程范围内动态特性是非线性的,传统5步开关法在控制阀门过程中存在超调和PWM控制脉冲个数偏多的缺点。研究提出带反向PWM降速功能的五步开关法,在闭环控制过程中根据执行器运行速度的大小进行正向PWM控制和反向PWM控制的切换;在参数自整定过程中,针对不同位置寻找相应的最佳正向PWM占空比,并实现任意位置最佳正向PWM占空比的实时计算。研制了基于MSP430F5418A低功耗单片机的硬件和软件系统,实时实现参数自整定和控制算法。针对不同的气动调节阀进行了实验,取得较好的控制效果。

多步预测自校正控制算法在混合隔振中的应用研究

为了弥补潜艇动力机械被动隔振系统低频隔振效果的不足,建立了混合隔振多步预测自校正控制系统。详细阐述了混合隔振系统模型的建立,混合隔振预测自校正控制系统的设计,并给出了一个具体实例设计和仿真过程。从仿真结果来看,所提出的混合隔振多步预测自校正控制系统,有效地弥补了舰船动力机械被动隔振系统的不足,且系统具有较强的鲁棒性能。

一种改进自校正动态矩阵控制算法

提出了一种适用于过阻尼对象的自校正动态矩阵控制的改进算法．改进算法采用一种最小化模型描述对象阶跃响应．给出了输出预测值的递推算式．改进算法大大减少了在线辨识参数及DMC的在线计算量，显著提高了自校正DMC的实时性．

电子节气门控制器的设计

针对电子节气门系统结构复杂的特点,提出了一种新的电子节气门位置传感器智能控制的设计方法。该控制器由TMS320LF4207中央处理器和TLF6209驱动芯片等组成。具体给出了电子节气门系统在发动机控制系统中的应用框架,通过专家自整定PID控制策略,实现对节气门系统的位置控制。电子节气门开度的阶跃响应试验验证了该方法可以对电子节气门实现精确、快速和稳态误差小的闭环控制。

基于波长移相的改进加权多步算法

在斐索干涉仪中测量光学平板受到多面反射光束的影响,而波长移相干涉技术是通过光源波长的改变来实现干涉信号的移相,原理上可以实现各个干涉信号的分离,在算法上要求能对多次谐波进行较好的抑制,加权多步移相算法可以实现这样的目的.笔者提出了加权多步移相算法的改进算法,可以提高算法对误差的抑制能力,最后用实验验证了改进算法的有效性.

模糊自整定PID在制动器试验台电惯量模拟应用

针对传统盘式制动器负载存在的问题,提出了一种电惯量模拟负载的方法,设计一种基于虚拟仪器(LabVIEW)制动器试验台的模糊自整定PID控制器。在LabVIEW软件开发平台中利用模糊自整定PID控制方法,实时控制异步电动机的转速和惯量盘的摩擦能量,使试验系统在较小机械惯量配置的前提下,实现对试验系统惯量的无级调整,达到机械惯量电模拟的目的。试验证明采用电惯量模拟后,系统的性能明显优于采用大飞轮式的机械惯量制动器试验台,提高了试验台的自动化程度。

一种三步抗差方案的设计

抗差估计的关键是选择恰当的极值函数ρ（·）或（·）函数。本文针对抗差估计涉及的几个重要问题，提出一种新的抗差方案的构想。新的抗差方案试图实现如下三阶段目标：１）选取抗差性能很强的初值，包括定位参数和单位权中误差的初值。２）综合抗差，即要求能实现系数阵空间和观测空间同时抗差，能解决相关观测抗差估计问题，实现定位参数与单位权中误差的联合抗差。３）剔除粗差，给出有关估值的准确统计特性。实施这种三步抗差估计，将以加权最小二乘迭代作为基本算法。迭代权以ＩＧＧ方案为基础，在不同阶段取不同的调制因子ｋ０和ｋ１，可以采用同一主程序结构。因而也可称为变动调制因子法。本文用算例对比了几种常见抗差方案的效果，验证了三步抗差方案的有效性。

时滞控制系统的 PID 参数自整定

针对工业过程中普遍存在的二阶时滞系统，利用开关阶跃响应法辨识被控过程的特征参数，然后用文中所给的整定公式可以非常简单地求出ＰＩＤ参数，经过大量仿真实验。

SAR数字自动增益控制的步进调整法设计

应用于合成孔径雷达(SAR)的数字自动增益控制(DAGC)需要合适的增益门限才能有效地扩展接收机的动态范围,保证闭环系统稳定。针对应用于SAR的增益控制策略,在深入研究DAGC的单、双门限步进调整法的基础上,通过回波信号统计和系统性能分析,提出一种基于信噪比最优准则的门限设置方法,并给出双门限调整法的上下门限对比量的限定。数据域参数对比和仿真成像结果表明,该门限设置方法优于常规方法,更适用于SAR的自动增益控制。

一种新的自适应PID控制算法

针对大惯性工业对象 ,设计了一种新的自适应PID调节器控制算法并应用于工业温度控制系统中。实验结果表明 ,利用人工智能算法与PID自适应算法的有机结合 ,可以使温度控制曲线在不同的阶段平滑过渡 。

一种采用开关阶跃电容的压控振荡器(下):电路设计和实现

为了验证阶跃可变电容压控振荡器调谐特性理论分析的正确性,提出了一种采用开关阶跃电容的新型压控振荡器电路,该压控振荡器电路采用0·25μm1P5MCMOS工艺实现.一种新型开关阶跃电容实现了频率调谐功能,该电容的调谐电容是传统反型MOS管可变电容的146%.在1/f3区域,差分调谐振荡器的相位噪声比单端调谐振荡器低7dB.在载波频率偏差10kHz,100kHz和1MHz处测得差分调谐时的相位噪声分别是-83,-107和-130dBc/Hz,功耗为8·6mW.

一种采用开关阶跃电容的压控振荡器(上):调谐特性的理论分析

针对采用阶跃可变电容的电感电容压控振荡器电路,本文提出了一种振荡器调谐特性的时域分析方法———周期计算技术.通过对电感电容谐振回路中电感的IV曲线分析,详细地阐述了阶跃可变电容能够实现线性压控的物理机理和本质.对差分调谐电感电容压控振荡器的调谐特性也进行了详细的分析.SPICE电路仿真验证了调谐特性理论分析的正确性.