溶解氧浓度的前馈神经网络建模控制方法

针对污水处理过程溶解氧(DO)浓度控制问题,提出了一种基于前馈神经网络的建模控制方法(FNNMC).本文构造了神经网络建模控制系统,通过对建模神经网络和控制神经网络隐含层学习率的分析,证明了学习算法的收敛性以及整个系统的稳定性.最后,本文基于国际基准的Benchmark Simulation Model No.1(BSM1)进行了仿真实验,验证了合理选取学习率的重要性,并通过与PID和模型预测控制(MPC)等已有控制方法的比较,验证了神经网络建模控制方法针对污水处理过程溶解氧浓度控制具有良好的建模能力,更高的控制精度以及更好的动态响应能力.

基于电池化成双向AC/DC变换器建模控制与实现

研究了一种用于电池化成技术的两级双向AC/DC变换器,给出了两级变换器的拓扑结构。介绍了前级双向AC/DC变换器的控制策略,对前级双向AC/DC变换器建立小信号模型,研究设计了正向与反向运行条件下的控制补偿器;结合设计的补偿控制器及所用的调制控制策略,设计了全数字控制实现的策略。最后,研制了2 kW双向AC/DC变换器样机,实验验证了双向AC/DC变换器环路设计及数字控制实现策略的正确性。

国际留学研究生项目导向式课程教学探索——以“电力电子系统建模与控制”课程为例

随着“一带一路”倡议的提出,留学生教育已成为我国高校教育中的一个重要组成部分。目前国际留学研究生课程存在的教学模式传统单一、考核方式不全面等问题,导致留学研究生学习积极性不高,基础专业知识掌握不牢固,教学质量及效果未达到要求。文章探索了“电力电子系统建模与控制”课程的项目导向式英语教学模式,围绕实际工程案例讲解专业知识点,从而激发留学研究生的学习兴趣;采用期末闭卷考试和课堂项目仿真设计相结合的考核方式,提升留学研究生对专业知识的实际应用能力。通过基础知识与专业知识相辅助,理论与实际相结合的教学模式,为培养电力电子装备方面的国际高端应用型技术人才奠定基础。

三有源桥DC-DC变换器的建模与控制技术

本文详细对三有源桥DC-DC变换器的建模与控制技术进行了分析,对于提高光储微网系统的运行稳定性具有一定的价值。在光储微网系统中,三有源桥DC-DC变换器不仅用于实现源荷储三个部分的电气隔离,同时也起到了功率传输与分配的作用。因此为了保证微网系统功率的传输效率与控制效果,三有源桥DC-DC变换器的建模与控制是十分重要的环节。

基于阴极再循环的燃料电池系统建模与动态性能分析

阴极再循环通过调节电堆进气中的氧分压和水蒸气分压特别适合解决车用燃料电池系统在低怠速工况下的缺水和高电势问题。建立了一个带阴极再循环功能的燃料电池非线性系统控制模型,使用阴极再循环泵将阴极出口的气体引回到空压机出口实现了进气加湿和氧分压调节。该模型可捕捉由阴极再循环带来的一系列动态响应。结果表明,阴极再循环可以极大地改善小电流密度下的进气湿度,随着阴极再循环比的增加,加湿动态响应加快;氧分压调节的动态响应较慢,但通过合理的阴极再循环策略仍能将小电流密度下的高电势限制在0.8V以下。通过抑制小电流密度下的电压,实现了50%的怠速功率降幅。

基于CFD的高超声速飞行器模型建立及面向控制建模研究

针对高超声速飞行器带有非线性、强耦合等特性的复杂模型分析问题,采用计算流体动力学(computationalfluiddynamics,CFD)方法,在构建机身三维结构的基础上,设置计算流域、计算网格、计算模型,得到不同飞行状态下的关键气动力数据,并结合数据拟合技术,获得了多项式形式的气动力数学模型。考虑包含过多交叉耦合项和高阶项的模型形式过于复杂给控制器设计带来难题的问题,采用基于蒙特卡洛仿真的敏感性分析方法,从影响模型使用的风险因素入手,将模型中的拟合参数视为简化模型中的风险因素,结合模型状态输出建立安全性评价指标,利用敏感性参数分析技术给出面向控制建模分析的数学模型。结果表明:基于敏感性分析定量指标获得了简化后易于控制器设计的面向控制高超声速飞行器的数学模型。

水陆两栖仿生机器人构形、运动机理及建模控制综述

从水陆两栖机器人本体构形、推进动力学建模、多环境运动控制等方面对水陆两栖机器人近期的研究现状进行综述。首先,按照两栖机器人结构类型将两栖机器人分为腿式推进、轮腿/鳍复合式推进、蛇形推进、球形两栖机器人等;然后,介绍两栖机器人在水、陆环境中推进的动力学建模方法,以及目前常用于水陆两栖机器人的多环境运动控制策略。最后归纳得到两栖机器人的关键技术及未来发展方向,包括新型推进机构设计、系统建模、推进机理研究和多模态自主控制技术等。

利用B样条神经网络实现聚合反应分子量分布的建模与控制

介绍了以B样条函数作为基函数的神经网络的基本结构和特性 ,提出了利用B样条神经网络建立聚合物分子量分布 (MWD)模型的方法和拓扑结构 ,以及基于模型预估的控制MWD的新方法 .根据预估的分子量分布数据和事先确定的性能指标 ,使用最优化方法 ,计算出控制序列 ,使过程输出达到给定的理想分布 .以某实验室规模的苯乙烯聚合反应为仿真对象 ,研究了此方法的建模与控制实现 ,证明了方法的可行性 .

汽车制动舒适性建模与控制

影响汽车制动舒适性的主要因素是制动工况下汽车的俯仰振动,而汽车制动俯仰受到悬架与制动力的影响。文章通过MATLAB软件建立汽车制动俯仰模型,模拟制动输入下的车辆输出,并对模型进行合理简化,找到俯仰角与制动力之间的数学关系,并在保证制动性能的前提下减小制动力以减小俯仰振动。根据仿真结果分析,将制动俯仰分成三个时期,在制动前、中期,调节制动力分配系数,以减小俯仰角,在制动后期通过设计线性二次型调节器(LQR)无线时间状态调节器,找到一种制动力的调节方法,优化汽车俯仰角,消除制动回弹现象,提高汽车在制动工况下的舒适性,使本论文具有实际的工程意义。

控制系统建模与仿真课程的教学设计

阐述控制系统建模与仿真教学的案例设计,控制系统建模与仿真课程的教学目标,课程的教学内容设计与教学过程实践、教学评价。

蛇形机器人:仿生机理、结构驱动和建模控制

蛇形机器人是一种能够模仿生物蛇运动的新型仿生机器人,由于它能像生物蛇一样实现“无肢运动”,因而被国际机器人业界称为“最富于现实感的机器人”。研究涉及材料学、仿生学、机械设计制造、传感技术等多学科交叉融合,在消防灭火、灾后救援、海底环境与管道探测、复杂环境作业、军事侦查等领域具有广阔应用前景,受到国内外学者及机构的广泛关注和研究。从蛇的生物特征、仿生原理、结构驱动、建模及控制等方面对蛇形机器人研究进行综述,按结构类型将蛇形机器人分为被动轮式、主动轮式、履带式、螺旋桨式和其他结构等;按驱动方式将蛇形机器人分为直流电机驱动、流体驱动、混合驱动和其他驱动等;以及目前常用于蛇形机器人的建模方法和控制策略。从中归纳和分析,得到蛇形机器人的关键研究问题包括材料升级、结构优化、柔性传感技术和自适应控制,其未来发展方向包括新型材料制备成型、高效结构设计加工、灵敏柔性传感技术、新型适合大变形的建模方法、自适应控制系统研发。

基于氢储能的主动型光伏发电系统建模与控制

针对光伏发电随机性强、间歇性明显对电网造成不容忽视的影响,该文提出基于氢储能的纯绿色、电网友好型主动光伏发电系统模型及控制策略。以并网功率平稳为目标,在光伏DC/DC变换器端并入制氢与燃料电池装置,通过光伏与制氢、燃料电池的协调控制,从而实现光伏友好、主动并网。基于PSCAD/EMTDC软件平台,仿真验证该文所提模型及控制方法的有效性及正确性。

软体机械臂仿生机理、驱动及建模控制研究发展综述

软体机械臂由柔性材料制作,具有高柔顺性、复杂环境适应性及安全人机交互性等特点,研究涉及材料学、仿生、机械设计和制造、传感器技术等多学科交叉融合,其发展为柔性材料应用、仿生机器人研究等提供参考和技术支持,在工业生产、医疗手术、救灾探测、生活护理等方面具有广阔应用前景,受到国内外学者及机构的广泛关注和研究.文章从仿生原理、驱动方式、变刚度方式、建模及控制等方面对软体机械臂研究进行综述,介绍章鱼臂及象鼻等生物结构仿生机理;按驱动类型将软体机械臂分为流体驱动、线驱动、气动人工肌肉、形状记忆合金、电活性聚合物、混合驱动等;介绍拮抗机构、阻塞、材料相变三种变刚度方式;以及目前常用于软体机械臂上的建模方法及控制策略.从中归纳和分析,得到软体机械臂的关键问题包括可重复性、精度、低输出力和建模控制等,其关键技术及未来发展方向包括新柔性材料制备和成型技术、刚柔结合/可变刚度机器人、柔性传感器技术等.

数字化陆用武器系统中的建模、优化与控制

从复杂一体化武器系统的体系结构设计与优化、一体化指挥控制中的优化与决策、高速多维度运动体的参数辨识与状态估计、多智能平台的协同控制、非线性随动系统建模与控制五个方面阐述了数字化陆用武器系统中涉及的的建模、优化与控制问题,涵盖了陆用武器系统中的指挥控制、火力控制和武器平台的控制.在对五个方面的国内外研究现状进行论述与分析的基础上,指出需要进一步研究的问题和未来研究展望.

微型燃气轮机发电系统孤岛及并网运行的建模与控制策略

微型燃气轮机是目前世界上新能源利用的一个主要方向,特别是在微网中得到了广泛重视,其发电系统控制对于微网并网及孤岛的稳定运行至关重要。本文采用模块化建模方法,基于Matlab/Simulink建立了微型燃气轮机发电系统(MTGS)的机电一体化仿真模型,包括微型燃气轮机本体,永磁同步发电机、整流器和逆变器四个部分。并着重研究了MTGS系统孤岛及并网运行的相关控制策略,前者采用了输出电压控制以维持负荷输出电压,后者采用了PQ解耦的双闭环控制,并提出了输出电压解耦控制与电流滞环控制相结合的新型控制策略来调节MTGS的输出功率。仿真的结果表明该策略的可行性。

面向分频海上风电系统的模块化多电平矩阵变换器混合建模与控制

分频输电(fractional frequency transmission system,FFTS)结合高压交流和高压直流输电的优势,是极具发展前景的大规模、中远海风电输送方案。模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrix converter,M^(3)C)以其控制性能好、易于冗余扩展等优点,在海上风电FFTS中备受关注。然而,M^(3)C-FFTS中不同频率的输入和输出直接耦合,给系统建模与控制带来了挑战。为解决此问题,该文提出一种适用于M^(3)C的混合建模方法及相应的控制策略。对各子换流器的3个桥臂进行差模–共模分解,实现输入–输出解耦;对各子换流器桥臂功率进行αβ0建模,并分析桥臂功率低频分量与差模电流基波分量的约束关系。在此基础上,提出一种新型的M^(3)C-FFTS系统控制策略,通过构造差模电流的基波正序有功、负序有功和无功分量实现子模块电容电压平衡控制。所构造差模电流仅包含输入工频分量,显著降低控制策略的复杂度。最后,在220k V/400MW M^(3)C-FFTS中验证所提建模方法与控制策略的有效性。

稀土超磁致伸缩执行器优化设计及控制建模

研究了超磁致伸缩执行器设计中电、磁、机械及热设计中的优化方法,包括线圈的几何尺寸优化、磁路及偏磁场设计、预压力设计、考虑温度效应的修正模型等;建立了超磁致伸缩执行器基于输入电压-输出位移的控制模型,实验测得系统频率响应曲线与仿真结果一致。

基于多智能体的制造系统生产控制建模研究

为提高制造系统生产控制的性能,建立了基于多智能体系统的混合控制模型。该模型把生产控制系统分为管理智能体层、单元智能体层和执行智能体层。管理智能体层负责调度和协调各单元智能体,并对所有智能体进行管理;单元智能体层中的各单元智能体间通过公用数据库相互协作;执行智能体对制造系统内的硬件负责,它们根据局部的本地资源信息及当前状态,接收发布的任务,并对其求解。同一层次的智能体之间是分布式结构。采用基于多智能体的混合控制模式,提高了制造系统生产控制的实时性和灵活性。通过激光拼焊生产系统中的试验,验证了该模型的有效性。

基于切换系统的储能节能系统双向DC-DC变换器建模与控制

吸收利用制动状态电机回馈再生电能已成为电机系统节能的重要途径。采用超级电容储能的节能系统,能够通过回收电机制动时的再生能量实现系统节能。本文通过分析超级电容储能节能系统结构,得出储能系统等效电路;在此基础上建立了用于储能节能系统的双向DC-DC变换器切换系统模型,构造系统的Lyapunov函数,并以此推导出系统切换控制律。在储能和放电两种工况下的仿真结果表明,系统能够完全吸收并利用电机回馈再生电能,保持直流母线电压稳定,实现系统节能。

基于区间数度量的运动模式建模与控制

针对一类复杂的生产过程,本文作者在前期研究成果中,提出了基于运动模式的建模方法与控制方法的思想.针对该方法中模式类别变量的度量问题,本文提出采用区间数来度量模式类别变量,进而提出了一种基于区间数度量的运动模式建模与控制方法.首先,采用K均值聚类算法对收集的足够长时间内的工况数据进行聚类,得到C个模式类别,进而构成模式刻度"空间".为了描述模式的运动,本文提出了带输入的区间自回归模型(IARX).在此基础上,采用IARX模型建立模式类别变量的控制模型并给出了相应的控制算法.最后,以烧结生产过程为例验证了本文所提建模与控制方法的有效性.