线性系统的鲁棒H_∞柔性状态反馈控制器设计

考虑控制器实现中的不确定性,基于LMI方法,给出了系统的鲁棒H∞柔性反馈控制器存在的充分条件,和柔性控制器增益的设计方法。所设计的控制器增益是一范围,从而当控制器增益在容许范围内波动时,均可保证闭环系统的稳定性和性能要求。具有更高的可靠性。算例分析表明文中方法设计的柔性控制器有良好的抗控制器参数偏移和干扰抑制性能,是有效和可行的。

柔性空间机器人基于关节柔性补偿控制器与虚拟力概念的模糊全局滑模控制及振动主动抑制

空间机器人系统的柔性主要体现在空间机器人的臂杆和连接各臂杆之间的铰关节;由于空间机器人系统结构的复杂性,以往研究人员对同时具有柔性关节和柔性臂的系统关注不够;为此讨论了参数不确定情况下柔性关节、柔性臂空间机器人系统的动力学模拟、运动控制方案设计和以及臂、关节双重柔性振动的分阶主动抑制问题。依据线动量、角动量守恒关系并基于拉格朗日方程、线性扭转弹簧及假设模态法推导了系统动力学模型;以此为基础;针对空间机器人实际应用中各关节铰具有较强柔性的情况,引入了关节柔性补偿控制器并结合奇异摄动技术将整个系统分解成独立时间尺度的电机力矩动力子系统和柔性臂子系统;针对电机力矩动力子系统,设计了力矩微分反馈控制器来抑制关节柔性引起的系统弹性振动;针对柔性臂子系统,提出了一种基于虚拟力概念的自适应模糊全局滑模控制方案,由于运用了虚拟力的概念,从而通过仅设计一个控制输入就可达到既跟踪期望轨迹又抑制柔性臂柔性振动的控制目标。计算机数值仿真对比实验证实了该方法的可靠性和有效性。

柔性时间触发控制器局域网络(CAN)系统动态规划应用与性能分析

为满足汽车进一步智能化的需要,同时支持时间触发与事件触发服务兼具设计与调度灵活性成为汽车总线发展的方向,针对当前现有车上控制器局域网络(Controller area network,CAN)总线不能有效处理时间触发的周期性信息,时间触发的控制器局域网络(Time-triggered CAN,TTCAN)协议具有时间触发功能但缺乏信息调度的灵活性等问题,分析基于动态规划的柔性时间触发控制器局域网络(Flexible time-triggered CAN,FTTCAN),研究FTTCAN双相基本周期结构。分别推导出双相内基于动态规划调度的信息传输时间特性参数分析方法,并基于FTTCAN原理具体设计出纯电动汽车FTTCAN总线控制系统。采用动态规划方法设计出信息调度策略,对信息传输特性进行分析及与CAN方案对比。最后在CAN总线开发系统上进行FTTCAN协议运行试验。对比与试验结果验证了采用FTTCAN的方案兼具时间触发与事件触发服务功能,且具有较好灵活性特点,是汽车总线系统优化设计的好方法。

适用于城市电网的柔性环网控制器拓扑方案研究

基于柔性直流输电技术的柔性环网控制器可实现电网软分区运行、短路电流抑制、潮流优化、无功支撑等功能,为解决电磁环网问题提供了一种选择。首先对柔性环网控制器的电路拓扑和主接线设计进行了研究;然后针对城市电网对环网控制器安装位置和空间的限制,提出了3种适用于城市电网的柔性环网控制器拓扑方案,并通过PSCAD/EMTDC仿真对3种方案的故障性能进行了分析和验证;最后通过综合对比给出了各方案的适用场合,为柔性环网控制器在城市电网的应用提供了参考。

基于DSP和CPLD的柔性伺服控制器的实现

介绍了一种基于DSP和CPLD的柔性伺服控制器的系统组成和工作原理．运用 CPLD,实现了控制器对速度和位置的采样,并对其进行了仿真,对CPLD实现的控制逻辑的译码进 行了说明．基于二者的控制器实时处理能力比较强,柔性比较好．

柔性环网控制器原理及紧凑化研究

随着城市电网的发展,高低压电磁环网造成的短路电流超标等问题日益严重,其影响着电网的安全稳定运行。基于电压源换流器的柔性环网控制器具有独立控制系统有功、无功功率,实现电磁环网解列与故障隔离等功能,该文根据柔性环网控制器的技术特点提出了优化传统系统设计时直流平波电抗器、接地装置以及联接变压器等设备的几种紧凑化方案,能有效地进一步减小占地面积及投资,最大化突出背靠背柔性直流输电装置的优点以适应不同应用场合的需求。

伺服电机柔性比例同步控制器设计

根据多电机伺服比例同步控制要求,提出软件比例传动和采用前馈控制和自适应模糊-PID控制构成的复合控制,以实现该运动副无位置静差地快速同步跟踪主运动.该方法具有传动范围宽、不受硬件限制和稳定性好的特点.复合控制策略满足了无静差、过渡时间短和超调小.且具有较强的鲁棒性.

适用于MMC型柔性环网控制器的稳态无功与暂态电压协调控制策略

模块化多电平变流器(MMC)广泛应用于柔性环网控制器,但目前其系统控制策略不能同时兼顾稳态无功与暂态电压两方面电网调控需求。鉴于此,本文在分析MMC模型及其无功功率控制功能的基础上,提出配置在不同时间尺度上的定无功功率和定交流电压的双控制环路并列策略及其参数整定原则,实现稳态无功与暂态电压的协调控制。本文所提方法充分发挥了MMC变流器暂态控制特性,在保证稳态功率输送能力的同时满足了暂态故障情况下电网对电压的调控需求。最后通过PSCAD仿真,全面分析和验证所提方法的有效性和可行性。

适用于中压配电网的无联结变压器柔性环网控制器

无联结变压器柔性环网控制器在交流侧出现故障时无法阻止零序电压分量传输,从而扩大了故障范围。文中采用经典电路分析方法和正负序分析算法,解释了零序电压分量的形成与传输的基本原理。提出了一种无联结变压器的柔性环网控制器拓扑,交流侧换流器都采用传统半桥子模块的模块化多电平换流器,而在正负极性母线上分别串联全桥子模块阀串。利用全桥子模块输出正负电压的能力,抑制了直流侧电压波动,同时也阻止了故障范围扩大。通过MATLAB/Simulink软件对故障时零序电压被抑制的特性进行了仿真分析,仿真结果验证了理论分析的正确性和所提拓扑的有效性。

柔性交流输电控制器故障数据定位研究

对柔性交流输电控制器中故障数据进行定位,可以提高系统的控制精度。在故障数据定位时,存在大量多次运行时收集的海量测试数据,有效利用海量数据,从中发现和故障有关的信息,可以有效地实现故障数据定位。传统方法通过设置断点运行程序进行定位挖掘,对故障数据进行排查时只利用了一次失败运行中的动态执行信息,忽略了大量测试用例多次运行时收集的海量测试数据,导致故障数据定位与挖掘的精度低,效率低。提出采用动态并行挖掘算法的柔性交流输电控制器中故障数据定位方法。利用聚类算法进行聚类,获得故障数据的数量型属性,建立故障数据的定位模型,将初始的样本数据集合转换为具有柔性交流输电控制器属性的新数据集合,并将集合中全部数据分配到各个进程中,最终实现了故障数据的准确定位与挖掘。仿真结果表明,改进算法能够提高柔性交流输电控制器中故障数据定位的精度与效率,具有较好的应用价值。

柔性关节-柔性臂空间机器人的神经网络自适应反演控制及双重柔性振动抑制

空间机器人系统的柔性主要体现在空间机器人的臂杆和连接各臂杆之间的铰关节。由于空间机器人系统结构的复杂性,以往研究人员对同时具有柔性关节和柔性臂的系统关注不够。为此探讨了参数未知柔性关节-柔性臂空间机器人系统的动力学模拟、轨迹跟踪控制算法设计和关节、臂杆双重柔性振动的主动抑制问题。首先,采用多体动力学建模方法并结合漂浮基空间机器人固有的线动量和角动量守恒动力学特性,推导了系统的动力学方程。以此为基础,考虑到空间机器人实际应用中各关节铰具有较强柔性的情况,引入一种关节柔性补偿控制器解决了传统奇异摄动法应用受关节柔性限制问题,导出了适用于控制系统算法设计的数学模型。然后,利用该模型,基于反演思想在慢时标子系统中设计神经网络自适应控制算法来补偿系统参数未知和柔性关节引起的转动误差,实现系统运动轨迹跟踪性能;针对快时标子系统,设计了鲁棒最优控制算法抑制因柔性关节及柔性臂引起的系统双重弹性振动,保证系统的稳定性。最后,通过仿真对比实验验证了所设计控制算法的有效性。

开放结构控制器刍议

本文阐述了开放结构控制器和柔性结构控制器的概念和特点,分析了开发开放结构控制器的两个障碍,介绍了美国加利福尼亚大学集成制造实验室开发的,能为真正的开放结构控制器奠定基础的开放控制对象模型(OCOM)。

一种新颖的并网逆变器自适应电流滞环控制策略

采用通过L滤波器滤波的单相单级光伏逆变器并网的拓扑结构和电流滞环跟踪控制,基于固定电流滞环宽度控制的数学模型,推导开关频率和滞环宽度的数学表达式,表明开关频率按照二倍频余弦调制变化,导致开关损耗,EMI增加和滤波器设计困难,提出一种能根据系统电气参数(如光伏阵列直流电压、开关频率、电网电压和参考电流斜率)动态调整滞环宽度的自适应滞环电流控制算法,能实现开关频率的固定化;为解决非线性负载光伏供电的电能质量问题,提出能实现谐波电流和无功电流分量补偿的参考电流计算器模型;提出将自适应电流滞环宽度算法,参考电流计算器、PLL锁相环技术以及最大功率跟踪算法集成在统一的柔性控制器,基于Simcoupler和Matlab/Simulink的仿真分析表明,该控制策略解决固定滞环电流控制开关频率瞬时变化的问题,使滞环宽度瞬时调制而开关频率保持不变,可使电网功率因数接近为1。

柔性时间触发CAN总线信息动态调度研究

控制器局域网CAN总线已经广泛应用于嵌入式实时系统中,如车载实时控制与无人驾驶车辆领域。但是,随着嵌入式实时系统实时性要求的不断提高,系统的确定性以及总线带宽资源的限制受到了重视,而柔性时间触发控制器局域网(FTTCAN)可以同时支持时间触发和事件触发信息,集合了信息调度的确定性和灵活性,能够满足系统确定性、实时性要求。为了获得较高总线利用率及避免低优先级信息死锁,本文将优先级动态提升调度方法引入FTTCAN,通过调度车辆信息实例,验证了该算法良好的调度性能。

车载CAN和FTTCAN网络设计与调度策略

针对CAN总线不能有效处理时间触发的周期信息和事件触发信息共网实时性通信问题,考虑网络设计、调度的灵活性,将FTTCAN(flexible time triggered CAN)引入汽车动力控制系统,与车身控制系统低速CAN互联组建车载网络,给出了FTTCAN同步相调度中周期信息调度表SchT的制定方法,通过分析车载网络系统实时性与确定性,验证了该方案的可行性和优越性。

电压源型换流阀在绝缘型式试验下电场仿真计算

模块化多电平电压源型换流器作为柔性环网控制器和统一潮流控制器(UPFC)系统中的关键设备,其运行的可靠性直接影响到整个系统的安全稳定运行。文中以应用于柔性环网控制器及苏南500 k V UPFC工程的换流阀作为研究对象,采用PTC Creo 3D与Ansys混合建模技术,建立了换流阀塔的三维模型,详细计算了换流阀塔在绝缘型式试验下的电场分布。计算结果表明:换流阀塔对地空气间隙、层间空气间隙以及换流阀塔的外表面的空气介质等绝缘强度都能满足换流阀绝缘型式试验的要求,保证换流阀的安全可靠运行。

基于FTT-CAN的电动汽车动态调度算法研究

针对在控制器局域网(CAN)总线中存在低优先级信息会因为高优先级信息频繁占用总线而出现的死锁问题,在车辆控制系统中引入柔性时间触发机制组建柔性事件触发控制器局域网(FTT-CAN),针对周期信息和随机信息,分别在FTT-CAN的同步相和异步相中采用最早截止期优先(EDF)调度和动态提升优先级(DPP)调度,介绍了FTT-CAN触发原理,提出基于EDF和DPP的动态调度算法,将该调度算法应用于典型电动汽车控制系统模型的调度,验证了该调度算法的优越性。

电网潮流均衡技术分析与应用

针对电网故障后输电通道潮流转移造成功率不均衡现象,引入潮流均衡概念和潮流均衡度分析方法,阐述了潮流均衡的关键技术即柔性交流输电技术和柔性直流输电技术,分别介绍了相应技术的关键装置和示范工程,最后指出了潮流均衡技术的不足和发展方向.

基于数据驱动的交直流电网分层鲁棒日前优化调度

对于风电并网下基于电压源控制器-高压柔性直流输电(voltage source converter-high voltage direct current transmission,VSC-MTDC)的多区域互联电网日前优化调度问题,提出了基于目标分析级联的分层鲁棒调度模型。为降低风电出力的保守性,采用基于数据驱动的最小体积封闭椭球(minimum volume enclosing ellipsoid,MVEE)多面体集合。为充分发挥VSC-MTDC输电方式的灵活调度能力,以VSC换流站为节点对交直流电网进行分层解构,将跨区域交直流电网的日前调度问题分为高层直流电网多时段联络线协调优化的主问题和低层区域交流电网两阶段鲁棒优化的子问题,并且各个区域交流电网子问题独立并行求解。通过4区域-6节点互联测试网络的仿真求解,证明所提模型有助于风电消纳。