基于dSPACE的新型双滑模PMSM控制方法

设计一种基于滑模理论的永磁同步电机控制系统,利用滑模控制器代替传统的PID控制器,用滑模观测器代替传统的位置传感器。滑模控制器中针对传统滑模控制的抖振问题,引入准滑模和趋近律的概念,设计一种新的滑模控制器。滑模观测器使用连续饱和函数代替传统的开关函数,有效地减少高频噪声信号,经李亚普诺夫稳定方程证明系统的稳定性。本设计方法充分发挥滑模控制的优势。通过d SPACE实验平台的验证和Control Desk环境的实时观测,证明所设计的新的滑模控制器在消除抖振和抗干扰方面明显优于传统的滑模控制器和PID控制器,滑模观测器能准确地观测位置信号,而且针对具有噪声干扰的场合,加入卡尔曼滤波器,有效地减少了干扰信号。

基于共模电压有效值的间接矩阵变换器调制策略对比分析

间接矩阵变换器(indirect matrix converter, IMC)是一种无中间直流环节的AC-AC变换器,具有正弦输入输出特性,且功率密度大、运行效率高,在风力发电、交流传动等领域应用前景广阔;但IMC在调制运行过程中不可避免会产生共模电压,对电机造成损坏,影响系统的可靠运行。为了提升IMC运行可靠性,抑制其输出共模电压,文章以逆变级相邻四有效电压矢量调制、逆变级相邻三有效电压矢量调制、整流级相邻三有效电流矢量调制、整流级120°两有效电流矢量加零电流矢量调制和整流级加权三有效电流矢量调制共5种经典抑制IMC共模电压峰值达42.3%的调制方法为研究对象,通过对其输出共模电压有效值进行建模,考虑电压传输比对共模电压有效值的影响,量化分析共模电压有效值的变化规律,比较不同调制方法对共模电压的抑制能力。从5种调制方法的共模电压有效值对比分析结果可知,采用逆变级相邻四有效电压矢量合成的空间矢量调制方法对IMC共模电压有效值的抑制效果最佳。仿真和实验结果验证了上述理论分析结果的正确性。

抑制共模电压的极简空间矢量控制

针对五电平有源中点箝位型(ANPC)变换器共模电压大的问题,提出一种抑制共模电压的极简空间矢量控制。首先将参考电压投影到线电压坐标系中,得到对应区域内的所有矢量,分析矢量与共模电压和中点电压之间的联系,然后以最小化共模电压为目标对矢量选择范围进行合理约束的同时,保证剩余矢量能对中点电压进行均衡控制。在此基础上,针对中点电压控制提出一种极简序列选择法,从而降低空间矢量调制策略的复杂度。最后对所提共模抑制算法的正确性和有效性进行了实验验证。

抑制间接矩阵变换器共模电压的调制策略

间接矩阵变换器在运行过程中会产生较大的共模电压,对电机系统造成严重的电磁干扰,影响系统正常运行。针对这一问题,提出一种新的空间矢量调制策略降低共模电压大小,改善输出电压性能。首先,将整流级空间矢量重新划分区域,根据参考电流矢量所在区域选择3个相邻的有效电流矢量,将有效矢量下的平均直流母线电压维持在一个恒定值,保证整流级的最大输出电压。其次,逆变级采用无零矢量调制策略,通过使用3个有效电压矢量合成所需要的输出电压,将共模电压峰值抑制到输入相电压幅值的57.7%。与传统调制策略相比,提出的调制策略不仅可以减轻系统计算负担,还可以减少系统输入输出谐波,改善输入输出波形质量。最后,通过Matlab/Simulink和实验平台搭建相应模型,仿真和实验结果验证了所提出策略的有效性。

基于60°坐标系的改进三电平逆变器中点电压调制策略

中点电压不平衡直接影响逆变器输出电压波形的质量以及器件的寿命。针对NPC型三电平逆变器中点电压不平衡问题,对传统的虚拟空间矢量调制方法进行改进,设计了一种改进的虚拟空间矢量脉冲宽度调制(improved virtual space vector pulse width modulation,IVSVPWM)方法。首先,定义了新的虚拟矢量,目的是降低共模电压幅值;然后,对扇区小三角形区域进行划分,计算了虚拟矢量的作用时间,设计了空间矢量的作用顺序;最后,在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型,对传统的虚拟空间矢量脉冲宽度调制(virtual space vector pulse width modulation,VSVPWM)方法和本文设计的IVSVPWM方法进行比较。结果表明本文设计的方法具有更好的中点电压平衡效果。

基于PCA的EEG-fNIRS特征融合

运动想象脑-机接口(MI-BCI)可解码用户运动意图,它无需任何外部刺激就能产生指令,可以为无法自主运动患者提供一种额外交流通道,辅助或改善其生活方式,但目前还没有一个比较好的方法能对MI-BCI进行高效解码。脑电图(EEG)和功能近红外光谱(fNIRS)是目前一种无创的功能神经成像技术。在单个模式上,EEG的空间分辨率较差,而时间分辨率较高,相比之下,fNIRS提供了更好的空间分辨率,所以文中采用双模态的方式对MI信号进行解码。由于EEG和fNIRS是两种不同类型的信号,如何对两种信号进行融合是目前研究的重点和难点,文中首先对特征提取后的两种信号进行归一化处理,然后采用主成分分析(PCA)算法进行信号融合。实验招募了12名被试做抬左右腿的运动想象。结果表明单独使用EEG和fNIRS进行信号解码精度最高为73.8%,使用PCA对EEG-fNIRS的特征进行融合后分类精度实现了81.2%,提高了7.4%。实验结果证明提出的方法可以为未来的多模态在线BCI系统提供新的思路。

面向机动的临近空间飞行器自适应协调控制

为提高临近空间飞行器的机动性能,提出一种结合推力矢量的新型自适应滑模控制方法,并搭建闭环最优控制分配系统,实现气动舵面与矢量喷管最优分配,保证飞行器稳定机动飞行。首先为应对机动飞行环境中复杂不确定,设计新型自适应滑模控制器,放宽了现有自适应滑模控制不确定有界性限制,获得确保姿态角稳定跟踪的期望控制力矩。引入推力矢量技术的临近空间飞行器存在多种控制输入,控制分配是机动飞行控制的关键。其次为确保机动飞行稳定安全,从稳定性角度提升分配性能,设计闭环最优控制分配策略,将期望控制力矩精确稳定地分配到执行器,完成气动舵面和矢量喷管协调控制,实现机动飞行中姿态角对参考指令的稳定跟踪。仿真结果表明:推力矢量技术对于扩大临近空间飞行器横纵方向姿态角变化范围具有有效性,同时验证了所设计控制策略能够在复杂不确定影响下保证飞行姿态稳定。

电网不平衡工况下三电平直接矩阵变换器反步滑模控制策略

三电平直接矩阵变换器(three-level direct matrix converter, TLDMC)因具有高功率密度、高效率、共模电压较小等特点,在电机驱动、分布式发电、可再生能源等领域受到广泛关注。但在电网电压不平衡工况下,TLDMC输入侧的电流畸变会影响功率因数和输出侧的电能质量,降低系统的可靠性。现有的TLDMC输入闭环控制策略不能兼顾高动态响应和强鲁棒性的要求。为此,提出适用于平衡和不平衡电网电压,且无需正负序分离的TLDMC反步滑模控制策略(back-stepping sliding-mode control, BS-SMC)。采用动态调制系数抑制不平衡工况下的有功功率2倍频波动,再通过消除Lyapunov导函数中的非线性项并引入滑模面作为虚拟误差来控制输入无功。经过理论和实验分析比较,结果表明所提方法相较于传统控制策略,响应速度和电能质量均得到提高。所提方法为矩阵变换器的输入控制策略提供了一种参考。

一种新型双三相电机空间矢量脉宽调制方法

针对双三相永磁同步电机驱动系统中共模电压较大的问题,提出了一种新型空间矢量脉宽调制方法。首先分析了双三相驱动系统中5次谐波电流和共模电压产生的原因;其次利用相邻三大矢量来合成虚拟电压矢量,减少5次谐波电流的产生。虚拟电压矢量和等效零电压矢量来合成参考电压矢量,所提方法将共模电压的幅值降低至直流母线电压的1/6,有效减少了轴电流的产生。同时,通过优化电压矢量的作用顺序,使得在一个开关周期内每一相的开关器件只改变两次,将不固定的状态(0或1)设计在每个开关周期的边界,DSP等数字实现较为容易。最后,通过与相邻两矢量SVPWM算法、最大四矢量SVPWM算法进行比较实验,证明了所提方法的有效性和可行性。

矿用中点钳位三电平变换器滑模控制策略研究

针对两电平双向接口变换器在高压大容量配电网中对功率开关器件的开关特性要求高、开关损耗多、谐波含量高的问题,提出了基于中点钳位三电平变换器空间矢量调制的滑模控制策略。主要通过数学分析建立了三电平变换器在dq坐标系中的数学模型,并给出了抑制直流侧电压波动的控制策略。三电平变换器通过多个功率开关管的串联,并采用二极管钳位,获得交流输出电压的三电平调制,降低了开关频率,减少开关损耗。同时分析了基于三电平变换器滑模控制的矿用变换器在矿井中的应用前景。分析表明矿用变换器若采用中点钳位三电平滑模控制,不仅输出电平台阶多,波形更趋近于正弦波,而且降低谐波含量,改善直流侧波形品质。最后通过仿真验证了该拓扑的实用性及有效性。

三电平逆变器低共模电压调制算法的研究

为了降低三电平逆变器输出共模电压,首先提出了一种改进的三电平逆变器调制算法,该方法通过弃用传统N3V调制算法中引起高共模的基本电压矢量,将传统的七段式N3V SVPWM调制算法改为五段式SVPWM调制算法。这种改进的五段式N3V SVPWM调制算法可将三电平逆变器输出共模电压降低50%,开关损耗降低1/3。考虑到五段式N3V SVPWM调制算法会导致中性点电位偏移,设计了一种九段式调制算法,仍然规避使用引起高共模的基本电压矢量,通过引入虚拟矢量来调节流入和流出中性点电流达到平衡,避免了中性点电位偏移,同时有效抑制了三电平逆变桥输出共模电压的幅值。

基于一种新型自适应趋近律滑模控制器的矿用永磁同步电动机速度控制

矿用永磁同步电动机采用的矢量控制速度环滑模控制器算法,存在趋近速度慢、抖振大等问题。在常规幂次趋近率的基础上融合变速和变指数项构成自适应趋近律,提出了一种新的自适应趋近律的滑模控制器模型。通过基于MATLAB的PMSM矢量控制系统仿真平台,对提出的控制方法进行验证,对比分析传统的指数趋近律、幂次趋近律SMC和PI控制方法。仿真结果表明,新型控制器有效地提高了系统的动态响应速度,降低了系统抖振,且具有较强的鲁棒性,大大改善了永磁驱动调速系统的性能,具有一定的优越性和实际应用价值。

基于数据分解集成和高频数据建模的汇率波动率预测

汇率波动率是刻画外汇金融资产收益变化程度的指标,也是度量外汇风险的方法之一,汇率波动对经济与金融系统都有重要的影响。由于非平稳和非线性的特征,准确预测汇率波动率一直是金融研究的重点和难点。为了提高预测汇率波动率的准确性,本文采用基于人民币汇率高频数据计算的已实现波动率和机器学习方法,对数据进行分解集成和建模,提出了一种有效的多尺度EEMD-PSR-SVR-ARIMA预测模型。具体过程如下:首先,采用集合经验模态分解(EEMD)的方法将复杂的时间序列分解成不同尺度的本征模态函数和趋势项;然后采用支持向量回归(SVR)的方法对本征模态函数进行预测,并利用相空间重构和粒子群优化的方法来确定SVR模型的输入维数与参数。同时,使用差分自回归移动平均模型(ARIMA)预测趋势项;最后集成得到模型预测的结果。实证结果表明EEMD-PSR-SVR-ARIMA模型可以有效地提高汇率波动率预测的精度。

基于SMC和最优电流矢量的无刷直流电机矢量控制

传统无刷直流电机运行时存在启动抖动明显、转矩脉动大等问题,为解决这些问题,提出采用SVPWM空间矢量脉宽调制策略,运用滑模控制替代转速环PI控制,同时在q轴电流环注入最优电流矢量控制方案。通过搭建仿真模型及仿真结果分析可知,相对传统控制策略能够有效降低启动超调、抑制换相转矩脉动和提高动态响应能力。

永磁同步电机的复叠式螺旋滑模控制策略研究

使用矢量控制、直接转矩控制(DTC)等传统算法对永磁同步电机(PMSM)控制存在系统抖振大、电机参数依赖性强、鲁棒性弱、电机转速和转矩动态响应慢等问题,提出了基于复叠式螺旋滑模控制(CSSMC)的PMSM控制策略。保留了传统DTC的基本结构,即转速控制器、磁链、转矩调节器3部分主体结构,新型控制系统转速环采用CSSMC控制代替传统PI控制,转矩磁链环采用超螺旋滑模控制(STSMC)代替传统滞环控制的DTC控制算法,该控制算法输出信号为dq轴电压可以结合空间矢量调制来对PMSM进行控制。使转速能够快速响应到达理想转速,拥有更小的超调量,且提高了系统的抗干扰性和鲁棒性,同时降低了电磁转矩、磁链的脉动。最后,通过仿真和实验验证所提控制策略的有效性和优越性。

改进的异步电机全速域直接转矩滑模控制仿真研究

针对传统牵引异步电机直接转矩控制系统存在转矩脉动大、开关频率不固定以及定子磁链观测器准确度对控制性能有较大的影响等问题。设计了一种新型的滑模控制器,并与空间矢量脉宽调制技术相结合,保证系统在交流调速过程中转矩和磁链能够快速且准确地达到期望值。仿真结果表明:该控制策略满足牵引电机在全速域范围内实现电磁转矩的平稳调节,同时在一定程度上降低了转矩谐波含量,保证了电机运行性能的稳定性。

基于特征选择的网页分类方法研究

随着网络信息的迅猛发展,信息处理已经成为人们获取有用信息不可缺少的工具,文本自动分类系统是信息处理的重要研究方向。对文本分类关键技术中的特征选择算法进行了探讨,并结合网页特性,对特征权重算法及互信息算法进行了改进。实验结果证明,改进算法是可行的。

基于互信息的Web文档聚类方法

由于网络信息的激增,如何充分利用大量的信息,并有效地为Web用户服务成为一个急需解决的问题。相关研究表明利用Web文档聚类的方法可以缩小信息检索的范围,提高查询准确率。通过分析Web文档的特征以及常用Web文档聚类方法的优缺点,提出了一种基于互信息理论的Web文档聚类的方法。在聚类的过程中,计算特征词之间的互信息值,根据阈值判断特征词是否属于同一类别。实验结果表明,该方法与K-Means聚类算法相比较,在准确率和召回率方面均有提高。

中点箝位型三电平逆变器在空间矢量调制时中点电位的低频振荡

中点(neutral point,NP)电位偏移是中点箝位型(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器的主要缺点。该文研究NPC三电平逆变器在空间矢量调制(space vec tor pulse-width modulation,SVPWM)时的NP电位低频振荡问题。通过计算电压矢量的作用时间并引入电流矢量,建立NP电位的动态模型。分析各个矢量对NP电位的影响。高频和3倍输出频率的低频相结合,构成了NP电位的振荡模式。论文推导出NP电位在单周期内可平衡的条件和1个扇区内的可平衡条件。在实验室样机上验证所提理论的有效性与正确性。

一种新型Buck-Boost矩阵变换器

对传统矩阵变换器电压传输比低的缺陷进行研究,提出一种称为Buck-Boost矩阵变换器的新型电路拓扑结构.首先介绍了该拓扑结构的基本构成及其工作原理,然后着重阐述了无零矢量的空间矢量调制策略和滑模控制策略的设计方法,最后通过仿真对该新型拓扑结构的有效性和可行性进行了验证.结果表明,该结构能实现输出电压和频率的任意调节,其电压传输比既可大于1也可小于1,且直接输出标准的正弦波而无需滤波环节,从而有效解决了传统矩阵变换器电压传输比低的难题.