比例积分输出反馈网络控制系统的稳定性

研究有数据包丢失的比例积分输出反馈网络控制系统的指数稳定性和控制器设计.将有时延和数据包丢失、无时延和有数据包丢失等情形的比例积分输出反馈网络控制系统建模为异步动态系统.基于异步动态系统理论、Lyapunov稳定性原理和线性矩阵不等式方法提出网络控制系统指数稳定的半负定矩阵条件和比例积分输出反馈控制器设计方法.通过数值算例说明指数稳定的半负定矩阵条件和控制器设计方法是可行的.

基于比例前馈积分反馈的虚拟惯性控制策略

在直流系统中配置储能可以平抑直流电压波动,为系统提供惯性支撑,提高系统稳定性。针对储能系统现有虚拟惯性控制策略存在的问题,提出了一种基于比例前馈积分反馈的新型惯性控制策略。该控制策略通过比例前馈系数、积分反馈系数、积分系数实现了对虚拟惯性的多维度控制。新型虚拟惯性控制策略中,比例前馈系数控制功率初始值给定,积分反馈系数控制稳态输出功率,积分系数控制动态响应能力,提高了控制策略的适应性。最后,储能系统以采用不共地式三电平双向DC/DC变换器为例,开展相关实验,实验结果验证了所提新型虚拟惯性控制策略的有效性。

离轴拖挂轮式移动机器人跟踪控制研究

针对离轴拖挂轮式移动机器人挂车的轨迹跟踪控制问题,基于拖车和挂车运动轨迹的相对曲率关系提出了一种动态跟踪方法。建立离轴拖挂轮式移动机器人的运动学模型和动力学模型。通过拖车和挂车位置几何关系给出了两车的速度关系,进而得到两车运动轨迹相对曲率之间的关系。基于曲率关系将挂车的运动任务转化为拖车的运动任务,并结合动态跟踪方法设计比例积分反馈控制器完成拖车的运动任务。最后通过模拟仿真实现了挂车精确的轨迹跟踪控制,仿真结果表明在所提控制器的作用下,挂车在拖车的拉拽下可精确地跟踪目标轨迹曲线。由于所使用的动态跟踪方法引入了目标轨迹曲线的相对曲率,极大地提高了跟踪的精确性。

基于比例积分的DC SQUID直读电路仿真研究

针对航空磁测系统中DC SQUID读出电路存在的失锁现象,本文采用MATLAB仿真软件,建立DC SQUID直读电路的数学模型,分析阶跃响应,提出了一种基于比例积分反馈的磁通锁定电路。还在电路仿真软件中测试了不同反馈回路下系统输出,验证了比例积分反馈回路可提高摆率,快速跟踪突变信号。

单相光伏并网逆变器PDFI控制技术研究

快速精确的电流控制是实现光伏系统并网运行的关键之一。针对传统比例积分PI并网电流控制存在稳态误差的问题,提出一种比例延时反馈积分(PDFI)控制。该方案无需坐标变换,仅需在传统PI控制基础上加入简单反馈回路即可实现并网电流的零稳态误差控制。理论分析、仿真和实验结果验证了所提出方案的有效性。

面向主动配电网的电动汽车充放电功率控制技术

电动汽车V2G系统不仅能实现对电池的充放电功能,还能发挥三相电压型PWM变流器的四象限运行功能,为电网提供双向可控的有功功率和无功功率,实现平抑电网负荷波动、削峰填谷等功率调节功能。本文针对V2G系统的并网功率控制,分析了电动汽车V2G系统拓扑结构,并提出基于比例反馈积分(PFI)的功率控制方法,实现V2G系统并网电流指令的精确跟踪;与常规的比例积分(PI)控制进行了对比分析,通过PSIM仿真平台验证了该PFI控制方法的有效性。

谐振式光学陀螺的快速锁频技术

通过搭建谐振式光学陀螺(R-MOG)测试系统,对光纤环形谐振腔(FRR)的谐振特性及其一次谐波特性进行分析,提出一种数字比例(PI)闭环反馈控制的方法,将光源的输出频率精确锁定在环路的谐振频率点处。采用数字锁频方式应用于R-MOG中,优化锁频技术,实现谐振频率在4 000 s的锁定,稳定度优于9×10^(-12)。测试表明,该数字锁频技术提高了陀螺的灵敏度和输出稳定度,具有快速、准确及适用范围广等优点,为R-MOG提供了新的检测方法,具有较高的工程应用价值。

肝肿瘤温控射频消融温度分布的有限元建模

为了提高肝肿瘤射频温控消融温度分布的预测精度,建立了具有比例积分(proportional integral,PI)反馈控制器的射频消融温度分布仿真模型,并且研究了有限元模型中不同传热方程(Pennes和Hyperbolic生物传热方程)对温度分布的影响.首先,利用单电极热消融仪对离体猪肝进行温控射频消融实验,电极针尖稳态温度设定为90℃,消融时间为600 s,并利用测温针获得各测温点的热消融数据.然后,建立具有PI控制器的肝肿瘤温控射频消融有限元模型,其中PI控制器通过反馈调节电压源来使针尖温度与实测数据保持一致,传热方程分别采用基于非傅里叶传热规律的Hyperbolic方程和基于傅里叶传热规律的Pennes方程,生物组织电导率和导热率选用温度依赖性函数.最后,通过仿真温度和实测温度进行对比验证.结果表明,相比于Hyperbolic方程,采用Pennes方程的仿真模型具有较高的精度,各测温点的仿真温度与实验结果之间的标准偏差、平均误差和最大误差的均值分别为0. 78、1. 46、2. 90℃.因此,基于PI控制器和Pennes生物传热方程的肝肿瘤温控射频消融有限元模型能够有效地预测热消融温度.

微电网电能质量分析与控制方法研究

为了解决微电网中电能质量无功不足、谐波污染等问题,该文研究了微电网电能质量分析与控制方法,设计了微电网电能质量监测系统,把DSP和FPGA作为系统的核心,实现微电网电能质量的监测;然后设计了微电网电能质量分析系统,以LabVIEW软件开发平台为基础,结合硬件设计,实现电能质量数据采集、电能的波形实时显示、电能数据过限警报以及电能数据分析等功能;最后利用基于V2G系统的比例反馈积分PFI控制方法,实现对指令电流的精确跟踪。通过试验表明,该研究的波形较稳定,幅值为30 A,监测的准确性最高可达98%。

自适应摩擦估计和补偿控制的高精度机电伺服系统控制研究

为了能较好地克服直接驱动机电伺服系统控制过程中摩擦等干扰因素的影响,使控制结果更为准确,设计了一种自适应摩擦估计和补偿控制的高精度直接驱动机电伺服控制系统。通过对直接驱动伺服系统的运动学进行分析,获取控制系统的非线性方程,并利用该方程得出黏性摩擦、库仑摩擦以及摩擦力矩的方程,利用可变电压脉冲宽度调制(PWM)驱动器设计了直接驱动伺服控制系统。在电磁转矩模型的基础上,求取了伺服系统的控制方程。采用自适应的PID控制器以及最佳跟踪模型,构造了一个具有补偿反馈和比例积分反馈的自适应控制模型,通过该模型自适应地对摩擦值进行估计和补偿,以实现对直接驱动机电伺服系统的准确控制。实验中采用了不同波形作为参考信号的激励,利用本文方法对参考信号进行了拟合。从实验结果可见,本文方法对直接驱动机电伺服系统的控制准确度较高,对不同激励信号的适应性较强,具有较好的控制性能。

微电网环境下V2G系统电能质量优化补偿控制技术

微电网环境下,电动汽车V2G系统除了给动力电池补充电能外,还可以作为分布式储能装置,补偿网侧谐波和无功,改善微电网供电品质。针对微电网环境下V2G系统补偿电网电能质量的控制研究,为提高V2G系统电能质量调节的补偿精度,提出了一种基于比例反馈积分和重复控制的复合电流跟踪控制方法,采用含有理式校正的相位补偿方法对重复控制进行改进,并对复合控制器进行稳定性分析和参数设计。最后,通过仿真和试验验证了复合控制策略的有效性。

分布式驱动电动汽车的差速转向控制及其适用性

为提高分布式驱动电动汽车的转向冗余性和机动性,设计了一种分层式的差速转向控制器。结合比例积分微分(PID)控制和逆查表模型确定期望轮速,采用自适应离散滑模控制得出差速转向所需的轮边力矩。通过仿真试验,界定了差速转向的边界工况,分析了车速与附着系数对边界工况的影响,并且对比了在差速辅助转向控制和纯方向盘控制时车辆的转向性能。结果表明:所提出的差速转向控制策略能够融合传统转向系统进行辅助转向,在中低车速时能有效减小转弯半径,提高汽车的转向性能;差速转向控制策略的有效性和实时性也得到了验证。

PDFI控制下单相光伏并网逆变器的混合阻尼控制策略

传统的比例积分(PI)控制由于具有一定的稳态误差,无法实现对并网电流快速精确的控制,光伏系统并网以后所引入的电网电感对LCL滤波器的阻尼策略也有着不可忽略的影响。为了解决上述问题,提出了一种PDFI控制下单相光伏并网逆变器的混合阻尼控制策略。该策略介绍了比例延时反馈积分(PDFI)控制,在原有的PI控制上加上简单反馈电路,实现了并网电流的无稳态误差控制。同时分析了以阻尼系数为研究对象的混合阻尼控制,改善了电网电感对LCL滤波器的阻尼影响。理论分析、实例仿真的结果表明,该控制策略下,系统能够稳定运行,并网电流实现了精确控制,并且对电网电感具有良好的适应性。

Demodulator for Chaotic Secure Communication Based on Proportional-integral Feedback Design

A scheme of chaotic secure communication based on the parameter modulation and the inversion of a chaotic dynamical system is analyzed. According to this scheme, information signal is modulated by a bifurcation parameter of the transmitter, which is in chaotic state. In the receiver, a proportional integral feedback demodulator is used to demodulate the information signal, which only uses the available synchronizing error as well as stateness of receiver. The purpose of this demodulator is proposed to overcome the influence of differentiation operation, nonlinear part and singularities in chaotic system. Numerical simulation is proposed to show the effectiveness of this demodulator.

快速反射镜的误差自适应前馈复合控制

为了缓解各种宽带和窄带扰动引起的光束抖动,提高自由空间激光通信卫星平台捕获跟瞄(ATP)系统的瞄准精度,在传统的比例积分微分(PID)反馈算法基础上增加一套误差自适应前馈控制算法构成误差自适应前馈复合控制。误差自适应前馈复合控制结合了PID反馈算法和自适应前馈算法的优点,能更好地抑制卫星终端精跟踪系统承受的扰动,而且具有不需要额外前馈传感器的优点,不增加系统硬件的复杂性和成本。在实验室搭建了快速反射镜实验系统对这种复合控制算法进行了实验,实验结果表明,误差自适应前馈复合控制算法相对于经典PID反馈算法精度提高了约5倍;相对于自适应前馈算法精度提高了约1倍。误差自适应前馈复合控制算法在不增加系统复杂性的同时能进一步缓解光束抖动,提高卫星平台ATP系统精度。