计及换流器间动态交互的中压直流配电系统控制参数设计

由于各换流器间存在动态交互作用,使得中压直流(MVDC)配电系统的控制参数设计比单台换流器时困难得多。首先,针对系统中换流器的电流控制环、电压控制环和下垂控制环,依次分别建立了计及换流器间动态交互的开环和闭环传递函数,并且所建传递函数零极点的个数与单台换流器独立运行时完全一致。然后,提出了一种计及换流器间动态交互的MVDC配电系统控制参数设计方法,该方法能够从系统动态稳定性的角度定性定量设计控制参数。该设计方法通过部分零极点的相互抵消,利用一对共轭主导极点准确设计系统动态特性,并在较宽频率范围(如10~50 Hz)内均有效。最后,在电力电子仿真软件PLECS中对所提传递函数和控制参数设计方法进行了仿真验证。

中压直流配电系统等效降阶建模及控制参数设计

合适的等效降阶模型能够为中压直流(MVDC)配电系统的稳定性分析及控制参数设计提供便利。首先,基于所提出的开闭环逐步等效降阶建模方法,建立了MVDC配电系统的等效降阶电路模型,并据此建立了计及换流器间动态交互的开环等效降阶模型。在不增加开环等效降阶模型阶数的前提下,基于泰勒展开的状态反馈控制方法为系统振荡频率及阻尼比的精准设计创造了有利条件。然后,基于所建立的计及换流器间动态交互的闭环等效降阶模型,并结合所提出的MVDC配电系统控制参数设计方法,实现了系统振荡频率及阻尼比的精准设计。最后,硬件在环实验结果验证了理论分析的合理性。

二次型Boost PFC变换器参数设计及控制研究

二次型Boost PFC变换器仅使用一个开关管即可实现与占空比成平方关系的电压增益,实现宽输入电压,其在新能源领域具有广阔的发展前景。本文对二次型Boost PFC工作原理进行了详细分析,采用状态空间等效模型,对二次型Boost PFC变换器的工作模态进行分析,建立相应的扰动模型。根据两个电感电流,对二次型Boost PFC变换器的工作区域进行划分,为其参数设计和控制采样信号提供理论依据,为变换器的分析和应用奠定了基础。通过样机实验验证了理论的正确性。

卫星光通信精确跟踪控制系统的参数化综合优化设计

精确跟踪对准控制系统在卫星光通信中起着至关重要的作用.我国已完成的墨子号量子科学实验卫星,是基于经典随动系统理论设计的跟踪与瞄准系统,并在实践中取得了圆满效果.面向未来更远距离的空间通信应用,对跟踪与瞄准系统提出了更高的精度要求,传统的控制方法很难满足.为此本文提出了精确瞄准系统的一种参数化设计方法,抛弃了传统方法的精、粗系统分别设计的思想,对两级子系统进行整体设计,充分地利用了系统中的设计自由度.通过综合优化这些设计自由度,实现了系统对阶跃干扰的解耦和复杂干扰的抑制、不敏感极点配置和控制增益极小化等各项设计要求,从而显著地提高了对准精度.仿真结果表明,对准精度由原来的微弧度量级提高到了纳弧度量级.

计及全风况小干扰稳定的双馈风机变换器控制参数设计

随着双馈风电并网容量增大,系统的稳定性与风机变换器控制参数的相关性也越来越大,风机变换器控制参数整定时必须计及电网小干扰稳定性。针对双馈风机单机无穷大系统,建立风机工作在全风况下的小信号模型,采用李雅普诺夫线性化方法并考虑风速分区,分别推导出风机在最大功率跟踪区、恒转速区、恒功率区电网小干扰稳定分析的状态方程。分析风机变换器控制参数与特征根之间的相关性,引入表征系统稳定性强弱的小干扰稳定裕度指标,提出使系统全风况小干扰稳定的风机变换器控制参数设计方案。实例仿真表明:所提方案可快速获取有效参数,并保证全风况下电网小干扰稳定性。

带有超大型挠性网状天线航天器姿控系统的参数化多目标设计

本文研究了带有超大型挠性附件的卫星的姿态控制问题.关于挠性航天器振动抑制与姿态控制,绝大多数已有的控制方法都是针对某一单一指标提出的.然而工程上要同时兼顾精度、快速性、平稳性、挠性部件的振动抑制以及各种鲁棒性,因此挠性航天器的姿态控制系统设计实际上是一个典型的多目标设计问题.本文针对具有超大挠性网状天线卫星的俯仰通道姿态系统,提出了一种基于输出反馈的鲁棒极点配置的参数化多目标设计方法.首先给出了系统能控与能观的充分必要条件,然后给出了动态补偿器以及特征向量矩阵的参数化表达,并在此基础上进一步对自由参向量进行了多目标优化,使得控制系统具有: 1)配置到期望区域的极点;2)较低的特征值灵敏度;3)较强的高阶未建模动态抑制能力;4)尽可能小的控制增益.最后,本文根据卫星工程参数进行了控制器设计与仿真验证,仿真结果表明本文提出的方法可以在动态响应、高阶未建模动态抑制能力、控制量峰值等方面优于传统的PID控制器.

飞轮电池储能控制系统设计

提出一种飞轮电池储能系统的控制方法,该方法在电压外环和电流内环的双闭环控制结构基础上加入转速控制环,无需切换外环控制对象,通过控制飞轮转速的改变即可实现飞轮电池的充放电过程。在充电过程中,电网决定直流母线电压,利用转速控制环对飞轮转速进行限制,防止飞轮电池过充电;在放电过程中,则由飞轮电池维持直流母线电压的稳定。分别给出电流环、电压环和转速环控制器参数设计。利用Matlab/Simulink软件建立飞轮电池储能仿真系统并在样机上进行实验验证,仿真和实验结果均已验证所提控制方法的有效性。

武广客运专线白家塱2号大桥无碴轨道无缝道岔梁设计

根据国内外桥上铺设无缝线路道岔的应用经验和目前无缝线路道岔的研究成果,确定18号无缝道岔梁的合理结构形式和孔跨布置,制定无缝道岔梁设计控制参数;介绍白家塱2号大桥无碴轨道无缝道岔梁设计情况。

基于Kriging模型的复杂产品制造过程稳健参数设计与控制

复杂产品制造过程具有多阶段、多变量、多维度等特性,特别是各阶段之间的相互影响,导致了复杂产品制造过程质量控制难度加大。首先,针对复杂产品制造过程的特点,采用Kriging模型对复杂产品多阶段制造过程进行建模;其次,以考虑噪声分布下的期望质量损失最小为目标,优化制造过程中离线控制变量的设计水平;然后,根据噪声变量的测量值调整在线可控变量水平,以实现中间过程的在线自动控制;最后,通过仿真分析,验证了所提方法的有效性和实用性。

武广客运专线白家塱2号大桥无碴轨道无缝道岔梁设计

根据国内外桥上铺设无缝线路道岔的应用经验和目前无缝线路道岔的研究成果，确定18号无缝道岔的合理结合形式和孔跨布置，制定无缝道岔梁设计控制参数；介绍白家塑2号大桥无碴轨道无缝道岔梁设计情况。该设计对无缝道岔梁的设计可起到指导性作用。

计及阻尼特性的构网型并网逆变器暂态同步稳定性分析

构网型并网逆变器(GFM-GCI)可以为电网提供电压和频率支撑,有利于提高电网稳定性。首先,针对GFM-GCI的暂态同步稳定问题,在考虑阻尼特性的基础上采用等面积法则,从能量角度定性分析GFM-GCI控制参数对暂态同步稳定性的影响机理。然后,采用摄动理论中的多尺度法得到功角非线性二阶微分方程的显式解析解,定量分析控制参数对GFM-GCI暂态同步稳定性的影响。接着,基于解析解和暂态同步稳定边界,给出一种面向GFM-GCI暂态同步稳定的控制参数设计方法,所提控制参数设计方法与现有传统暂态分析方法相比,保守性更低。最后,通过仿真和实验验证了理论分析、解析模型与所提控制参数设计方法的有效性。

后压浆桩承载力提高机理与应用

对后压浆桩的加固机理进行了分析 ,给出了压浆量参数控制设计 ,并根据后压浆桩桩端。

带有时滞控制的一维热传导方程的参数化控制器设计与稳定性研究

研究具有Dirichlet边界条件和内部时滞控制的热方程的镇定问题.文章的目标是设计一个状态反馈控制器,使得闭环系统以指定的衰减率λ指数衰减.与早期的控制器设计方法不同,文章探索一种新的控制器设计方法——对偏微分方程的参数化控制器设计.首先,将带有时滞的控制系统转换成由传输方程和热方程构成的串联系统.然后,构建一个具有指数稳定性并且与文章所研究的系统具有类似结构的目标系统.最后,选择合适的核函数,使其构成的有界线性变换可以将闭环系统映到目标系统.通过选择不同的核函数,可以得到由目标系统到闭环系统的逆变换.

一种新型的小汽轮机给水泵变速恒频发电系统

为节能减排,火力发电厂采用主汽轮机再热蒸汽驱动小汽轮机带动锅炉给水泵供水,通过调节小汽轮机进汽阀开度的方式来控制转速。但该方案在阀门处产生节流损失,轻载时对系统效率影响更大。为此,提出一种小汽轮机、给水泵和电机三者同轴连接结构,用全功率变流器驱动电机,实现给水泵变频调速,并将剩余能量馈回电网,实现节能。运行时阀门全开,调节电机电磁转矩来吸收轴系功率,平稳快速控制给水泵速度,避免阀门损耗。从汽轮机-给水泵的转速转矩及机械耦合特性出发,建立了该发电系统的数学模型,针对工况切换下的调速要求,研究了运行稳定性和抑制功率波动尖峰的控制策略及控制参数设计。最后通过仿真分析以及小功率系统的物理动模实验,验证了系统运行的可行性和有效性。

电源内阻对双向DC-DC变换器性能的影响

为解决电源内阻对双向DC-DC变换器性能的影响问题,研究一种考虑电源内阻的双向DC-DC变换器的基础拓扑,建立其状态空间平均模型,并利用小信号分析法得到系统传递函数。通过伯德图分析电源内阻对双向DC-DC变换器控制器性能的影响,提出一种考虑电源内阻的双向DC-DC变换器控制器参数设计方法。以升压模式为例,在PSCAD/EMTDC中验证了电源内阻对双向DC-DC变换器输出电压波动性和暂态稳定性的影响。结果表明,电源内阻会对双向DC-DC变换器的控制性能产生影响,控制参数的设计必须考虑电源内阻。

Terminal Sliding Mode Fuzzy Control Based on Multiple Sliding Surfaces for Nonlinear Ship Autopilot Systems

A terminal sliding mode fuzzy control based on multiple sliding surfaces was proposed for ship course tracking steering, which takes account of rudder characteristics and parameter uncertainty. In order to solve the problem, the controller was designed by employing the universal approximation property of fuzzy logic system, the advantage of Nussbaum function, and using multiple sliding mode control algorithm based on the recursive technique. In the last step of designing, a nonsingular terminal sliding mode was utilized to drive the last state of the system to converge in a finite period of time, and high-order sliding mode control law was designed to eliminate the chattering and make the system robust. The simulation results showed that the controller designed here could track a desired course fast and accurately. It also exhibited strong robustness peculiarly to system, and had better adaptive ability than traditional PID control algorithms.

Design for Two-degree-of-freedom PID Regulator Based on Improved Generalized Extremal Optimization Algorithm

A kind of new design method for two-degree-of-freedom(2DOF)PID regulator was presented,in which,a new global search heuristic--improved generalized extremal optimization(GEO)algorithm is applied to the parameter optimization design of 2DOF PID regulator.The simulated results show that very good dynamic response performance of both command tracking and disturbance rejection characteristics can be achieved simultaneously.At the same time,the comparisons of simulation results with the improved GA,the basic GEO and the improved GEO were given.From the comparisons,it is shown that the improved GEO algorithm is competitive in performance with the GA and basic GEO and is an attractive tool to be used in the design of two-degree-of-freedom PID regulator.

Design of motion control of dam safety inspection underwater vehicle

Plenty of dams in China are in danger while there are few effective methods for underwater dam inspections of hidden problems such as conduits,cracks and inanitions.The dam safety inspection remotely operated vehicle(DSIROV) is designed to solve these problems which can be equipped with many advanced sensors such as acoustical,optical and electrical sensors for underwater dam inspection.A least-square parameter estimation method is utilized to estimate the hydrodynamic coefficients of DSIROV,and a four degree-of-freedom(DOF) simulation system is constructed.The architecture of DSIROV's motion control system is introduced,which includes hardware and software structures.The hardware based on PC104 BUS,uses AMD ELAN520 as the controller's embedded CPU and all control modules work in VxWorks real-time operating system.Information flow of the motion system of DSIROV,automatic control of dam scanning and dead-reckoning algorithm for navigation are also discussed.The reliability of DSIROV's control system can be verified and the control system can fulfill the motion control mission because embankment checking can be demonstrated by the lake trials.

Optimal control of cobalt crust seabedmining parameters based on simulated annealing genetic algorithm

Under the condition of the designated collection ratio and the interfused ratio of mullock, to ensure the least energy consumption, the parameters of collecting head （the feed speed, the axes height of collecting head, and the rotate speed） are chosen as the optimized parameters. According to the force on the cutting pick, the collecting size of the cobalt crust and bedrock and the optimized energy consumption of the collecting head, the optimized design model of collecting head is built. Taking two hundred groups seabed microtopography for grand in the range of depth displacement from 4.5 to 5.5 era, then making use of the improved simulated annealing genetic algorithm （SAGA）, the corresponding optimized result can be obtained. At the same time, in order to speed up the controlling of collecting head, the optimization results are analyzed using the regression analysis method, and the conclusion of the second parameter of the seabed microtopography is drawn.

Adaptive robust motion trajectory tracking control of pneumatic cylinders

High-accuracy motion trajectory tracking control of a pneumatic cylinder driven by a proportional directional control valve was considered. A mathematical model of the system was developed firstly. Due to the time-varying friction force in the cylinder, unmodeled dynamics, and unknown disturbances, there exist large extent of parametric uncertainties and rather severe uncertain nonlinearities in the pneumatic system. To deal with these uncertainties effectively, an adaptive robust controller was constructed in this work. The proposed controller employs on-line recursive least squares estimation(RLSE) to reduce the extent of parametric uncertainties, and utilizes the sliding mode control method to attenuate the effects of parameter estimation errors, unmodeled dynamics and disturbances. Therefore, a prescribed motion tracking transient performance and final tracking accuracy can be guaranteed. Since the system model uncertainties are unmatched, the recursive backstepping design technology was applied. In order to solve the conflicts between the sliding mode control design and the adaptive control design, the projection mapping was used to condition the RLSE algorithm so that the parameter estimates are kept within a known bounded convex set. Extensive experimental results were presented to illustrate the excellent achievable performance of the proposed controller and performance robustness to the load variation and sudden disturbance.