射频功率放大器前馈输入延迟神经网络模型(英文)

提出一种三层前馈输入延迟神经网络模型用于建立射频功率放大器有记忆的非线性行为模型.反向传播算法用来训练神经网络以提取神经网络模型参数.在仿真中,提出的模型可以通过典型的偶次多项式有记忆功率放大器模型来证明,并且比较了不同数目的延迟单元和隐层神经感知器的模型结构下的性能.为了用实验验证模型的有效性,建立了能达到60×106sample/s采样率数字测试平台用于采集功率放大器的输入和输出数据.选用矢量信号源产生的3·75MHz16-QAM信号作为功放输入信号来测试功放的动态AM/AM和AM/PM特性.通过分析比较时域和频域仿真结果和实验测试结果,模型在收敛性、精度和执行效率方面都达到很好的效果.

带前馈输入观测——状态反馈控制系统的CAD

带前馈输入观测——状态反馈控制系统的设计过程,涉及带符号变量的矩阵方程组求解,其通解一般难于求出,国内外大多数文献只能用递推法求其前几个采样值。借助MATLAB符号数学工具箱的有关函数,直接进行带符号变量矩阵运算和方程组求解,得到其准确的通解,系统设计全过程由编制的M文件自动完成。仿真结果表明,提出的设计方法和求解过程是正确的。

宽输入范围DC/DC变换器Burst与双前馈复合控制策略

蓄电池储能是新能源发电及微电网的核心装备,高动态响应始终是双向DC/DC储能变换器的关键指标.在冲击性负载等大信号变化场景下蓄电池将高倍率放电,内阻因素导致其端电压大幅跌落,限制了后级DC/DC变换器的快速输出能力.为了提升DC/DC变换器在宽输入范围场景下的响应能力,在传统电压闭环基础上,提出了一种Burst模式与输入电压和输出负载前馈的复合控制策略.通过建立输入电压vin和负载电流iload对输出电压vo的扰动函数,分析扰动通道的作用机理和影响因素,快速估算跟踪变换器的稳态工作点,并建立扰动抑制前馈函数,对占空比d进行调节以提升系统的响应速度.进一步设计输出电压vo滞环,通过滞环调节使变换器进入Burst模式以限制大信号变化场景下电压vo的超调和振荡.最后搭建了一台功率为48 kW的实验样机,实验结果表明本文所提出的Burst与双前馈复合控制策略可有效提升大信号干扰下DC/DC变换器的响应速度,更适用于大功率、宽输入电压范围的应用场景.

双管Buck-Boost变换器的输入电压前馈控制策略

双管Buck-Boost变换器适用于宽输入电压范围场合。采用双调制–单载波的两模式控制策略可实现其整个输入电压范围内的高效率和工作模式的自动平滑切换,其工作模式即为高输入电压区间的Buck模式和低输入电压区间的Boost模式。为抑制输入电压扰动对输出电压的影响,通过建立双管Buck-Boost变换器不同工作模式下的小信号模型,推导相应的输入电压前馈函数,并分析电路参数变化对前馈函数的影响,进而提出一种带输入电压前馈的两模式控制策略。采用所提出控制策略的双管Buck-Boost变换器,可实现工作模式和相应输入电压前馈函数的同时自动选择,及工作模式的近似平滑切换,从而保证变换器整个输入电压范围内的高效率和良好的输入暂态响应。为更好地展现所提出控制策略的优点,对带输入电压前馈和不带输入电压前馈的两模式控制策略进行比较。最后,实验室搭建一台原理样机,并对所提出的控制策略进行实验验证。

双管Buck-Boost变换器的带输入电压前馈双闭环控制策略

针对宽范围输入的双管Buck-Boost变换器,在Buck和Boost两模式之间进行切换和输入电压发生波动时,电感电流和输出电压存在较大波动的问题,提出了带输入电压前馈的两模式平均电流控制策略。该策略通过将具有电压电流双闭环结构的平均电流控制与单载波-双调制的调制方法相结合,来提高变换器的动态响应性能,实现变换器两模式的自动近似平滑切换,同时对电感电流进行有效控制,保护设备安全。为了克服传统双闭环前馈函数实现和化简困难的缺点,提出将输入电压前馈引入电流内环从而大幅提高了变换器的输入动态响应性能。最后建立了MATLAB/Simulink仿真模型和硬件试验平台,验证了所提控制方法的有效性。

输入电压前馈型三环控制Buck变换器研究

为了提高Buck变换器的输入与输出电压响应速度、稳压精度和抗干扰能力,提出了输入电压前馈+平均电流反馈+输出电压反馈型三环控制方式。在基于峰值电流反馈型的V^2C三环Buck变换器基础上修正了拓扑结构:引入输入电压前馈环节,修正双电压反馈型为电压前馈+电压反馈型,改进峰值电流反馈型为平均电流反馈型,形成了新的三环控制方式的Buck变换器拓扑结构;通过分析工作原理和推导有源-无源开关对等效模型,构建了整体小信号模型,获得了传递函数;采用Pspice软件搭建模块与编程,将新型三环控制方式与峰值电流型V^2C三环控制方式进行时域、频域对比仿真分析验证,表明提出的三环控制方式其输入与输出电压响应速度、稳压精度和抗干扰能力均优于后者。

双向DC-DC变换器输入电压前馈模糊PI控制研究

双向DC-DC变换器是电动汽车动力系统的重要环节,为了延长蓄电池使用寿命,达到优良高效的电能转换目的,提出了一种带有输入电压前馈的模糊PI控制策略。利用模糊控制器的变输出比例因子来调节输出电压,根据输出电压误差大小来调节输出比例因子,从而改变模糊控制输出改变的速率,实现输出误差较大时的快速响应和超调抑制。仿真和实验测试验证了该控制策略具有鲁棒性强、模糊规则少、无需精确被控模型、控制简便等特点,能够有效提高变换器的动态性能,实现鲁棒控制。

带三模式前馈四开关变换器平滑切换控制策略

四开关Buck-Boost(FSBB)变换器是近年来在光伏模块与集成电力电子领域引起广泛关注的一种拓扑。针对变换器运行死区导致输出电压瞬变和Boost模式右半平面零点限制系统带宽导致动态响应变慢等问题,提出了一种消除死区的带三模式输入电压前馈复合双闭环控制策略。首先通过分析改进三模式控制策略中占空比与电压增益之间的关系来消除死区,然后建立小信号模型推导关键传递函数,进而在电压电流双闭环控制的基础上推导三模式下相应的输入电压前馈函数。通过闭环输入到输出的对比分析证明系统动态性能得到有效提升,实现了系统的稳定运行和模式的近似平滑切换。建立的Matlab仿真模型与实验室的实物平台验证了所提策略的可行性。

基于输入前馈的CC-FOT控制二次型Boost变换器研究

以二次型Boost变换器为研究对象,为解决开关频率随输入电压改变而改变的问题,提升二次型Boost变换器的负载瞬态性能,提出基于输入电压前馈的固定关断时间电容电流(Fixed OFF-Time Capacitor Current,CC-FOT)控制二次型Boost变换器,详细分析其工作原理。基于PSIM仿真软件,搭建仿真模型,与电压型(Voltage Mode,VM)控制、CC-FOT控制二次型Boost变换器对比分析电路的负载瞬态性能及抗输入电压扰动能力。研究结果表明:相比VM控制二次型Boost变换器,CC-FOT控制和引入输入电压前馈的CC-FOT控制方法有效提升了电路的负载瞬态性能;且与CC-FOT控制相比,引入输入电压前馈后的电路具有优良的抗输入电压扰动能力。最后,仿真结果验证了理论分析的正确性。

针对时变输入的永磁同步电机改进型自抗扰控制器

在永磁同步电机(PMSM)调速系统中,提出了对时变输入具有更高跟踪精度的改进型模型补偿自抗扰控制(MMC-ADRC)策略。传统的自抗扰控制中,扩张状态观测器(ESO)的观测扰动项较大,通过模型补偿可以大幅减小观测扰动项,提高跟踪精度。然而当输入时变时,由于常规的模型补偿自抗扰控制(MC-ADRC)存在建模误差,系统对输入的跟踪误差仍然较大。尽管可通过增大控制器增益来减小跟踪误差,但这同时会使系统中噪声被放大,降低系统性能。在MC-ADRC基础上引入输入微分前馈(IDF)得到的MMC-ADRC,可从理论上消除建模误差,在相同增益下获得更高的跟踪精度。仿真和实验结果证明了所提方法的有效性。

适用于副边控制隔离DC/DC变换器的电压前馈电路

为了实现副边控制隔离DC/DC变换器的输入电压前馈,讨论了解决问题的难点,提出了两个分别基于辅助源变压器和主功率变压器的具体实现输入电压前馈的电路,分析了每个电路的工作原理,并指出了各自的优缺点,然后给出了相应的实验波形,最后在基于副边控制的低压大电流隔离DC/DC变换器样机上作了验证。实验结果表明,所给电路相对简单、可靠,都能很好地实现输入电压前馈功能,对动态响应性能有明显的改善。

运载火箭电动伺服机构前馈自抗扰控制方法的设计

运载火箭伺服机构是火箭的执行机构,在工作过程中不仅要求伺服机构具有较好的阶跃响应和力矩抗扰性能,还要求伺服机构能够较好地跟踪箭载计算机发送的位置随动指令。常规的自抗扰控制(ADRC)建模时,将输入的微分量近似为0,使得输入时变信号时会产生建模误差,该误差无法通过扩张状态观测器(ESO)进行观测并补偿,导致系统的跟踪误差较大。针对常规自抗扰控制对时变信号跟踪误差较大的问题,提出了一种将位置输入微分前馈(PIDF)引入自抗扰控制的前馈自抗扰控制方法。通过理论推导和建模仿真得知,该方法可降低系统对正弦输入信号的跟踪误差并提高系统的动态特性,同时仍具有较强的抗干扰性能。最后通过试验验证了该方法的有效性。

挠性卫星快速机动光滑控制

着力求出一种光滑的正弦序列控制,该控制律执行挠性卫星快速机动任务的同时抑制振动。推导得到挠性振动的解析解,当正弦序列加权系数满足一定条件时,中心刚体自动满足静止-静止边界条件,然后通过非线性规划优化加权系数,得到一组残余振动指标次优解。相关公式表明该优化解能较大程度抑制挠性振动,且相应残余振动对模态参数鲁棒性好。数学仿真在5阶模态挠性对象上开展,结果显示该方法有较强的抑振能力,对频率误差不敏感,且控制方法是开环的,适合作为卫星快速机动前馈输入。

永磁同步电机转速环的一种变结构PI控制器

在永磁同步电机调速系统中,传统PI控制的阶跃响应存在超调的问题。采用IP控制虽可消除超调,但会使系统响应变慢,对时变输入的跟踪性能变差。为此,本文提出了一种变结构PI(Variable Structure PI,VSPI)控制器,在传统PI控制器的基础上引入输入微分前馈,并将误差比例环节与误差积分环节并联的结构改为误差的比例微分环节与积分环节串联的结构。结合遇限停止积分的抗积分饱和环节,VSPI控制在时变输入时等效于PI控制,在阶跃给定时等效于IP控制,因此,VSPI控制在解决阶跃响应的超调问题的同时提高对时变输入的跟踪精度。实验结果验证了所提控制方法的有效性和实用性。

永磁同步电动机转速伺服系统PI控制器的一种新设计方法

提出了PI控制器的一种新设计方法,将所有已知和未知的扰动集中为总扰动,简化系统模型,再用积分器作为扰动观测器对总扰动进行观测并补偿。新型PI控制器中的参数与系统性能之间的关系非常简单,易于整定。针对连续变化输入,新型PI控制器引入了输入微分前馈,具有更好的跟踪性能,且输入微分前馈仅是一个微分器,与电动机参数无关,进一步简化了控制器的设计。采用离散最速跟踪微分器对阶跃输入安排过渡过程,可以消除PI控制系统阶跃响应的超调,同时提高系统阶跃响应对控制器参数的不敏感性。实验结果验证了所提方法的有效性。

三电平Boost型高频链逆变器损耗分析与优化

为提高列车辅助变流器可靠性、效率和功率密度,提出一种取消直流滤波环节的三相整流型高频链逆变器拓扑结构,通过采用三电平Boost变换器有效降低了整流电压峰值,并协调考虑损耗因素与全运行周期线路电压,确定了电压增益的优化取值空间,进而提出输入电压前馈补偿控制策略。进一步分析六脉波解调混合调制策略下系统的不同工作模式,提出一种有源箝位零电流软开关实现方法,并在全输入电压范围和全负载范围内对整个辅助变流器进行损耗分析,证明了该方法在效率提升方面的优势。最后仿真和实验进一步验证了理论分析的正确性。

变转速液压动力源的输入前馈-反馈复合补偿控制

针对简单比例-积分-微分(PID)控制在液压系统控制中出现严重滞后、不易调节等问题,提出采用输入前馈-反馈复合补偿控制策略实现液压动力源典型工况下流量的跟踪控制,以控制执行机构速度。该方法以变转速机电液系统试验平台为基础进行建模,深入分析液压动力源机电液参数之间的耦合关系,建立整个试验平台的输入前馈-反馈复合补偿控制模型,以实现液压动力源典型工况(阶跃、斜坡、正弦动态变化)下流量的跟踪控制。研究结果表明:与简单PID控制相比,目标流量阶跃变化时,复合控制响应时间减小约40%,稳态误差减小约33%;目标流量斜坡变化时,复合控制响应时间减小约44%,动态误差减小约46%;目标流量正弦变化时,响应时间和动态误差减小至简单PID反馈控制的30%,系统的动态响应特性得到大幅度提升。输入前馈-反馈复合补偿控制算法简单、可靠性高,解决了传统液压调速出现的滞后、响应慢、不易调节等问题。

变刚度电液力加载系统性能研究

针对海洋船舶拖曳系统半实物仿真的需要,设计了以钢丝绳为力传递介质的电液力加载系统。建立了力加载系统的数学模型,通过试验得出了钢丝绳刚度与加载力的对应关系式;分析了钢丝绳刚度对系统性能、控制器设计的影响,得出钢丝绳刚度减小会导致力加载系统频宽减小、滞后增大的结论。基于此设计了变增益前馈补偿控制器。试验结果表明,该方法提高了系统加载力跟踪精度。

基于四开关Buck-Boost的三模式平滑切换控制策略

四开关Buck-Boost电路因其独特的优势适合应用在宽电压输入的场合。在传统的三模式切换控制策略中加以改进,提出一种带输入电压前馈的改进三模式切换控制策略,并推导了在各个模式下的前馈函数,使其可以在输入电压变化时能很好地稳定输出。通过检测输入电压自动判断使用不同的前馈回路。传统控制方法在Buck模式和Boost模式切换至Buck-Boost模式时,输出电压在切换点处会跳变,通过合理设置Buck模式和Boost模式的参考电压,使系统在模式切换时消除切换点处的电压跳变。在MATLAB/SIMLINK中搭建仿真模型,验证改进型三模式平滑切换控制策略的可行性。

高精度高功率因数原边控制CRM反激LED驱动电源

研究了无光耦的原边控制(PSR)高功率因数临界连续导电模式(CRM)反激变换器的工作原理。针对高功率因数CRM PSR反激变换器输出电流精度受输入电压影响的问题,提出了一种新型高精度高功率因数CRM PSR反激变换器。通过引入输入电压前馈控制,消除了输入电压对LED驱动电源输出电流精度的影响,最后通过实验验证了理论推导的正确性。