基于事件驱动离散时不变系统的无线传感器网络节能输出反馈控制机制

针对无线传感器网络节能输出控制过程中,受到网络系统时滞性的影响,导致节能控制输出与期望输出之间存在较大控制误差的问题,提出利用事件驱动离散时不变系统研究无线传感器网络节能输出反馈控制机制。根据无线传感器系统的组成结构,针对反馈关联大系统进行建模,通过对系统的时滞项进行状态约束,并结合模糊控制调节规则构造网络节能输出反馈控制函数,以此为基础,通过设计驱动条件和时不变系统的状态空间模型,完成网络节能输出反馈控制机制的研究。仿真对比实验结果表明,所提控制机制的控制输出与期望输出之间的控制相对误差更小,节能效果较好。

基于模糊扩展卡尔曼的直线感应电机无速度传感器控制

直线感应电机(linear induction motor,LIM)可实现无接触、无摩擦的直线运动,具有爬坡强、横断面小、低噪音等优势,在中低速磁悬浮与城市轨道交通中被广泛应用。其中,基于观测器的电机无速度传感器矢量控制方法,是解决速度传感器成本高、可靠性低、维护难等问题的有效途径。针对LIM速度辨识受系统内外扰动影响导致观测精度下降问题,提出基于模糊扩张卡尔曼滤波(Fuzzy Extended Kalman Filter,FEKF)的速度观测方法,提高观测器鲁棒性。首先在αβ坐标系下建立考虑动态边端效应的LIM数学模型,利用LIM的实时电流和电压作为输入信号,以电流、磁链和速度作为状态变量,推导出基于扩展卡尔曼滤波(extended kalman filter,EKF)观测器电机状态空间方程的离散模型,利用EKF对LIM的速度和磁链进行在线观测,并用于实现LIM的矢量控制。其次,为提高EKF的噪声协方差矩阵Q对LIM系统内外扰动的鲁棒性,引入模糊控制方法对矩阵Q进行自适应调整,实现速度与磁链的估计精度。具体通过计算系统理论残差与实际残差的偏离程度得到噪声调节因子,实时调整噪声协方差矩阵Q,并在下一周期更新模糊扩展卡尔曼的反馈增益矩阵,提高对速度与磁链的估计精度。之后对系统的能观性与FEKF的收敛性进行分析,探明矩阵Q中各参数的边界及整定规律。最后通过仿真和硬件在环实验验证所提FEKF优化算法的有效性,结果表明FEKF能有效提高对LIM速度辨识准确性,实现LIM无速度传感器矢量控制。

一种基于压电驱动的扭转式MEMS电场传感器设计与仿真优化

电力传感技术是实现新型电力系统数字化转型的关键,其中电场参量是重要的监测对象之一。提出一种基于压电驱动的扭转式微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)电场传感器。该微机电系统电场传感器的通过驱动结构带动屏蔽电极在感应电极表面周期性振动实现电场的调制测量。其压电驱动结构为4个对称分布的L型压电悬臂梁,屏蔽电极和感应电极为两对交错耦合的梳齿电极构成。接着通过COMSOL仿真软件建立了结构的固体力学-静电耦合模型,计算了敏感结构的谐振频率和振动幅值。结果显示:结构的工作模态下的谐振频率可达到25047 Hz,在3 V的交流驱动电压下屏蔽电极末端位移为85.06μm。进一步通过参数扫描方式对敏感结构的关键参数进行仿真分析。优化了梳齿电极的长度、宽度、间距、个数等参数以及感应电极长度、感应电极宽度、梳齿电极的个数和感应电极间距。最后完成了传感器的测试。测试结果表明:该传感器的灵敏度为3.24 mV/(kV/m),测量误差最大仅为3.75%。

异步电机无速度传感器变频调速系统设计及仿真实验分析

异步电机无速度传感器变频调速系统主要包括坐标变换模块、空间矢量脉宽调制模块、电流PI调节器、速度PI调节器、转子速度估算模块以及磁链观测模块。研究过程中针对以上各个模块的功能、特点提出设计方案,并利用MATLAB软件对设计结果进行了仿真实验。结果表明:该系统能够达到设计预期,转速估算的误差仅为2r/min,足以满足工程化应用。

基于双传感器和PID控制的呼吸机系统设计

呼吸机除了给患者提供持续稳定的氧气输入,还需对呼吸状态进行准确判断。本文提出一种基于双传感器和PID控制的呼吸机系统,系统主要由单片机主控模块、风机驱动模块、流量传感器、压力传感器、通气管道、面罩以及基于MATLAB开发的GUI上位机软件七部分组成。主控模块将流量传感器监测的实时流量数据通过串口传输至上位机进行处理,上位机采用流量变化率触发算法对呼吸状态进行准确判断,并发送相关指令到主控模块,通过PID控制算法改变风机转速,从而实现气道压力的动态调节。测试结果表明,所设计呼吸机系统能快速准确地实现呼吸状态判断、呼吸异常情况检测以及对呼吸波形、呼吸参数的实时显示,并能通过PID控制实时调整通气压力和流量,改善患者呼吸状况。

双闭环比值控制系统传感器故障诊断方法

双闭环比值控制系统由于主从回路滞后效应和闭环回路调节作用,使其故障诊断较为复杂。针对该系统传感器故障难以识别的问题,通过分析反映系统动态特性的实时数据,提出一种基于数据驱动的故障诊断方法。利用拉伊达准则标定检测阈值建立故障检测模型;利用传感器故障传播的滞后特性建立故障定位模型;利用突变故障的幅值特性建立了故障估计模型;利用故障调节动态过程的变化趋势建立了故障分离模型;通过在线数据标定获得了故障诊断动态模型。通过实验验证该方法的有效性和高精度。研究结果表明,所提方法适用于一般双闭环比值控制系统传感器的实时故障诊断,其中故障检测准确率可达98.5%,故障定位准确率可达98.5%,故障估计准确率可达99.28%,故障分离准确率可达98%。

基于自适应滑模观测器的新能源汽车驱动系统电流传感器微小故障诊断

为及时准确地检测出新能源汽车永磁同步电机驱动系统电流传感器微小故障,该文提出一种基于自适应滑模观测器的微小故障诊断方法。该方法首先构建含有电流传感器微小故障的驱动系统混合逻辑动态模型,其次利用状态增广和非奇异坐标变换对电流传感器微小故障进行故障重构,然后设计收敛速度快且能够抑制高频抖振的自适应滑模观测器以精确估计系统重构状态,最后采用系统重构状态实际值与观测值残差作为检测变量并利用范数设计自适应阈值。该文提出的方法不仅能诊断微小故障和显著故障,而且可以检测从微小故障演变为显著故障乃至失灵的整个过程,准确性高、鲁棒性强。实验结果验证了所提诊断方法的准确性和鲁棒性。

基于加速度传感器的电梯多参数检测仪设计

轿厢运动参数、振动舒适度、制动性能参数、异常振动频率、倾斜角等多个参数的现场检测对确保电梯安全稳定运行具有重要意义。传统模拟量输出型加速度传感器由于体积大、集成度低,较难实现电梯的多功能、多参数检测需求。基于微机电系统三轴加速度传感器和高性能单片机,开发了电梯多参数检测仪。该检测仪包括三轴加速度无线测量模块和智能终端应用程序。现场应用表明,该检测仪可实现电梯速度及加速度测量、轿厢振动舒适度测量、自动扶梯梯级和扶手带振动舒适度测量、电梯制动参数测量、异常振动源追溯等功能,可广泛应用于电梯安装、维保、检验、抽查、事故调查等测试场合。基于微机电系统加速度传感器的仪器设计思路可为类似机电类设备的安全检测提供有效参考。

基于扩张状态观测器的无速度传感器容错逆变器驱动永磁同步电机系统自抗扰模型预测转矩控制

针对三相四开关逆变器驱动永磁同步电机(PMSM)系统,基于扩张状态观测器(ESO)技术,提出了无速度传感器的自抗扰模型预测转矩控制(ADRMPTC)策略.建立了三相四开关逆变器驱动PMSM系统的数学模型;采用ESO技术构造了PMSM系统转速观测器,以实现对转速快速准确地实时估计;用自抗扰控制器(ADRC)作为系统的转速调节器,以提高系统的鲁棒性;利用模型预测转矩控制(MPTC)方法,以达到减小转矩和磁链脉动的目的.所设计基于ESO的无速度传感器ADRMPTC策略能够使三相四开关逆变器驱动的PMSM系统可靠稳定运行,达到满意的转矩和转速控制效果.与基于PI的MPTC策略相比,本文控制策略使PMSM系统不仅具有良好的动态性能,而且具有较强的抗负载干扰能力.仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性.

铁路车轮传感器测速系统改进方案研究

采用铁路车轮传感器测速系统测量列车运行速度时,得到的速度数据存在滞后性,影响铁路货运计量及安全监测设备应用的可靠性,降低铁路货物运输安全的物防、技防能力。集成加速度补偿法和Holt双参数指数平滑法,运用列车运行过程中的历史速度形成的短期数列,能够较为准确地预测列车速度,提高预测结果的准确度。介绍车轮传感器工作原理,在详细分析加速度补偿铁路车轮传感器法、指数平滑法、Holt双参数指数平滑法等预测法优缺点的基础上,研究提出基于加速度补偿和Holt双参数指数平滑法的铁路车轮传感器测速系统改进方案。提取南宁南站某测点1天的列车速度原始数据,验证测速系统改进方案。验证结果表明,改进方案可以有效缩短滞后效应,降低测量数据与实际列车速度的误差。

矿用高频隔离型变频调速无速度传感器矢量控制研究

在各行业中需要使用电动机作为驱动的重要部分,而且电动机所发挥的作用非常的重要,设备的核心组成部分,在各种应用场景中发挥着至关重要的作用,由于速度传感器容易受到外界环境的影响而导致故障,且需要额外的维护成本。本文探讨矿用高频隔离型变频调速系统,聚焦无速度传感器矢量控制技术,解决传统矢量控制中的问题,提出简单、低成本的解决方案,为电动机调速提供新思路。

加速度传感器在嵌入式系统中的电路搭建及驱动的实现

加速度传感器在手机、PAD、防盗等多种电子设备产品已有广泛的应用,而目前绝大多数的加速度传感器都搭建在Android或者IOS平台,很少搭建在Windows ARM平台。文章从传感的原理、电路接口以及驱动实现三个方面来说明加速度传感器在Windows ARM嵌入式系统上的应用。

基于零电压注入的航空电驱动用永磁电机系统零低速无位置传感器控制

针对航空电驱动系统零低速域高性能无位置传感器控制算法的需求,本文提出了一种基于零电压注入的无位置传感器控制策略。首先,针对传统高频注入法的高频噪声问题,引入随机高频信号代替传统信号,在估计的d轴中激励出与位置相关的响应电流。随后,对传统信号及随机高频信号的噪声产生与抑制机理进行理论分析;进一步分析死区效应对位置观测的影响,在随机高频信号注入基础上,额外注入零电压矢量,并设计死区补偿策略以抑制由死区效应所引起的位置观测误差。最后,通过MATLAB/Simulink验证了所提出无位置传感器控制策略的有效性。本文所提出的算法可实现零低速域的低噪声低谐波无位置传感器控制,对航空电驱动系统控制策略的设计具有参考价值。

基于加速度传感器的车灯控制系统的研究

针对现有车灯技术中系统构成复杂、生产成本高等问题,提出了一种基于加速度传感器的车灯控制系统及其控制方法,其包括BCM、 G-sensor控制单元、车灯控制单元。该控制系统采用加速度传感器替代传统技术中的前后车身高度传感器,进而实现对车身姿态的实时监测,是对现有车灯AFS功能的一次技术升级,大大降低了线束成本、硬件成本及安装调试等成本。同时,以数字信号替代传统的模拟信号,信号稳定上得到了较大的改善。

基于MRAS理论的无速度传感器直接转矩控制调速系统

在MRAS理论基础上讨论了三种转速观测法,并将其中既能实现电机转速辨识又能实现定子电阻辨识的交互式模型参考自适应方法应用于异步电机无速度传感器直接转矩控制中。该方法能较好地解决电机参数变化对调速精度和系统稳定性影响的问题,仿真结果证明了该方案的有效性。

基于PI自适应法的无速度传感器异步电动机矢量控制系统

本文结合一种具有较好观测精度和鲁棒性的PI自适应法速度观测器和一种改进的电压模型磁通观测器 ,构造一个无速度传感器的转子磁通定向异步电动机矢量控制系统 ,最后介绍了该系统的全数字化实现。仿真和实验结果证明该系统具有很好的转矩、转速特性和鲁棒性。

基于MRAS的多相永磁直驱型风力发电系统无速度传感器控制策略研究

对采用多相永磁同步发电机的大功率直驱型变速恒频风力发电系统进行了研究。系统采用六相永磁同步发电机和多重化的AC-DC-AC变换器,以减少每个电机绕组中的电流和每个电力电子变换器中的电流。研究了一种基于模型参考自适应(Model Reference Adaptive System,MRAS)的六相永磁同步发电机无速度传感器控制策略。该策略将永磁同步发电机本身作为参考模型,将发电机的电流模型作为可调模型,设计了自适应律同时辨识永磁同步发电机的转速和转子位置。还研究了基于变步长爬山法的最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制策略,该策略具有动态功率跟踪速度快和稳态时速度平稳的优点。实验结果表明,上述控制策略在负载突变和转速突变时均能准确地检测到发电机的转速和转子位置;在风速变化时能准确地跟踪最大功率。

集成光学角速度传感器系统方案的研究

本文研究了谐振型和干涉型两类集成光学角速度传器（Ｒ－ ＩＯＲＳ 和Ｉ－ ＩＯＲＳ） 的系统方案，设计了两种Ｒ－ ＩＯＲＳ 的光纤仿真实验装置：反射式和透射式，并介绍了对它们的实验研究结果。文中还提出了一种再入式Ｉ－ ＩＯＲＳ的系统方案，并进行了理论分析。

准无位置传感器永磁同步电动机驱动系统中霍尔传感器位置检测误差的分析及解决方案

结合一套只采用2个低成本霍尔传感器的永磁同步电动机驱动系统,文中分析了准无位置传感器方案中的位置检测误差,给出了误差的补偿方法。为充分抑制位置检测误差,采用了一种基于3D有限元分析的方法,评价并实际确定了永磁同步电动机中霍尔传感器的安装位置。最后通过实验证实了相关的3D有限元分析结果。

模型参考自适应无速度传感器技术在永磁直驱风力发电系统中应用

针对直驱风力发电系统(DDWPS)中测速码盘容易受到干扰的问题提出了一种模型参考自适应系统(MRAS)无速度传感器永磁同步发电机(PMSG)控制方案。选择PMSG本身作为参考模型,电机的电流模型为可调模型,可调模型中的电流和转速量为待估计参数,根据利用Popov超稳定理论得到的自适应律实时地调节可调模型中的电流值,使其与电机定子的实际电流矢量误差收敛于零,同时使可调模型中的转速逼近实际值。利用估计到的转速进行永磁直驱风力发电机的电流闭环矢量控制,电网侧采用PWM整流器的有源逆变工作方式实现直驱系统背靠背变流器的并网发电。给出了DDWPS背靠背变流器的详细控制框图。通过仿真和实验验证了基于MRAS的转速估计方法及DDWPS背靠背变流器控制方案的正确性和可行性。