基于白鲨优化极限学习机的三维力传感器非线性解耦

针对三维力传感器维间耦合干扰问题,以基于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)的一体式三维力传感器为研究对象,提出了一种基于白鲨优化算法的优化极限学习机(White Shark Optimizer-Extreme Learning Machine,WSO-ELM)的非线性解耦算法。首先,设计了基于FBG的一体式三维力传感器,阐明该传感器波长漂移量与三维力的映射关系;然后,搭建静态标定实验系统,分析三维力耦合特征,并建立WSO-ELM算法三维力传感器解耦模型,利用白鲨优化算法(White Shark Optimizer,WSO)稳定、高效特点优化模型,寻找ELM神经网络隐含层神经元数与解耦时间的最佳参数组合,开展基于WSO-ELM的三维力传感器非线性解耦研究;最后,该传感器解耦后最大平均I类误差达到0.51%,最大平均II类误差达到0.65%,实现了基于WSO-ELM的三维力非线性解耦。为验证解耦效果,将WSO-ELM算法与极限学习机神经网络模型、反向传播神经网络、最小二乘法解耦效果进行对比实验。实验结果表明:WSO-ELM算法具有较好的解耦效果,能有效构建三维力维间耦合关系,同时降低传感器耦合干扰,提高传感器的测量精度,具有良好的非线性解耦能力。

基于SSA-GB-ELM的并联式六维加速度传感器非线性解耦

六维加速度传感器的高精度测量可有效提高底盘防倾翻控制系统的控制效果,但并联式弹性元件的维间耦合会给传感器带来非线性误差,采用极限学习机算法进行标定解耦可以有效提高传感器的测量精度。但传统极限学习机非线性解耦算法精度较低,使用麻雀搜索算法可以获得极限学习机的最佳初始权值、阈值。同时,将最大类间方差法融入到麻雀算法优化的极限学习机中,可以探索六维加速度传感器固有耦合关系,把传统极限学习机黑箱模型转换为灰箱模型,从而提出一种麻雀搜索优化灰箱极限学习机(sparrow search algorithm-gray box-extreme learning machine, SSA-GB-ELM)的解耦算法。通过实验验证,使用该算法的并联式六维加速度传感器非线性解耦精度显著提高,Ⅰ类误差最大为0.023%,Ⅱ类误差最大为0.046%,解耦时间为1.095 s,可以高效解决六维加速度传感器非线性耦合问题。

CCM Buck变换器的状态反馈精确线性化的非线性解耦控制研究

基于非线性系统的微分几何理论,应用脉冲模型积分法建立CCM(电流连续型)Buck变换器的非线性仿射模型,推导出对应的非线性坐标变换矩阵和非线性状态反馈表达式,得到了Buck变换器状态反馈精确线性化模型,由此提出了电感电流和输出电容电压解耦控制策略。研究结果表明,Buck变换器通过状态反馈实现精确线性化得到的非线性控制策略,比现有的PI控制有更好的动态响应调节和稳态误差调节特性。同时说明状态反馈精确线性化能对Buck变换器这类分段线性系统实现完全解耦控制,从而具有一般性理论和实际意义。

轻型高压直流输电系统的动态建模及非线性解耦控制

轻型高压直流输电是基于脉宽调制电压源型换流器的新一代直流输电,具有功率控制灵活、可向有源和无源网络输电、产生的谐波含量小等优点。建立了基于同步旋转坐标系下的轻型高压直流输电系统的动态模型,采用反馈线性化方法设计了非线性解耦控制器,实现输送有功、无功功率的独立控制。应用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对轻型直流输电系统的功率调节控制原理进行了仿真分析,对模型和控制器的有效性进行了多角度验证。

基于气隙磁场定向的无轴承异步电机非线性解耦控制

无轴承异步电机是一个强耦合的非线性复杂系统 ,实现其电磁转矩和径向悬浮力之间的解耦控制是该电机稳定运行的前提。本文在研究电机磁悬浮机理的基础上 ,利用电枢绕组气隙磁场定向控制来实现两者之间的动态解耦控制。实验证明该控制算法不仅能实现电机稳定的悬浮 。

磁浮列车搭接结构的非线性解耦控制

磁浮列车的搭接结构是一个多输入多输出的非线性系统,对该系统进行稳定控制是确保磁浮列车可靠性的关键.本文采用微分几何方法对系统解耦;采用反馈线性化方法对解耦后的系统进行线性化,确保了系统的全局稳定性;对线性化之后的系统采用极点配置的方法进行控制律设计,使系统的动态性能达到一定的指标;最后给出了应用此方法的一个实际例子.

非线性解耦控制与飞机敏捷性机动

首先介绍了以微分几何控制理论为基础的非线性系统解耦理论，给出了解耦控制律的综合方法及解耦闭环系统平衡点的计算方法，井对解耦系统的稳定性进行了讨论。随后用非线性解耦理论研究了飞机非线性运动的三种解耦运动模式，并讨论了飞机非线性解耦控制律的线性近似解。最后用飞机非线性运动的三种解耦运动模式实现了三种形式的敏捷性机动，结果是满意的。为飞机敏捷性、直接力控制和过失速机动问题提供了一种理论研究方法。

基于状态反馈精确线性化的MMC非线性解耦控制研究

柔性直流输电中,传统闭环比例积分(proportion integral,PI)控制策略基于两电平电压源型换流器模型进行设计,对于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)并未考虑其桥臂环流和子模块电容电压动态特性的影响,以致MMC的有功、无功和环流间并未实现真正的完全解耦控制,且难以兼顾暂态响应速度和稳定性之间的平衡。鉴于以上不足,该文基于状态反馈精确线性化理论,提出一种MMC非线性解耦控制策略,给出其非线性状态反馈律的设计方法和完整控制框图,对其进行零动态稳定性分析并给出PI控制器参数的具体整定方法。该文以两端MMC-HVDC为例对分别应用传统闭环PI控制和非线性解耦控制的MMC暂态性能和抗扰动性能进行对比,仿真结果表明:相对于传统闭环PI控制,非线性解耦控制实现有功和无功间完全解耦控制,且暂态响应迅速,控制参数易于整定,具有更强的抗交直流电压扰动特性。

基于非线性解耦控制的三相电压型SPWM逆变器

该文针对变速风力发电机组系统所用的三相电压型SPWM 逆变器,采用非线性变换和非线性反馈理论,建立了三相电压型 PWM 逆变器非线性数学模型,推导出其反馈线性化方程,从而得出三相电压型 PWM 逆变器有功电流和无功电流的解耦控制策略。仿真和实验结果表明,该控制策略能较好地实现三相电压型 PWM 逆变器的解耦控制,具有较好的动态特性和较强的鲁棒性,能够提高变速风力发电机组供电质量。

强制循环蒸发器的非线性解耦控制

强制循环蒸发器是一个多输入多输出的且回路间存在着较强耦合的强非线性的复杂化工过程。针对单纯的采用常规控制方法很难满足实际的工业要求的问题,在深入研究上述过程的动态特性的基础上,根据模型的结构特点,采用全局输入输出反馈线性化的方法实现了其解耦控制,并证明了系统的零动态稳定性。通过仿真表明采用全局输入输出反馈线性化解耦方法能够有效地解决系统的强非线性对系统带来的影响,而且还能消除密度回路与液位回路间的耦合作用,该方法对提高产品质量和提高系统的蒸发效率具有重要意义。

光电稳定跟踪装置框架间非线性解耦

针对光电稳定跟踪装置框架运动在非正交位置时存在的耦合现象影响稳定跟踪精度的问题,建立并分析框架间非线性耦合关系式,利用非线性解耦控制原理,证明框架间是可解耦的。运用微分几何方法实现对框架间的解耦。实验结果表明,该方法可以使光电稳定装置的框架在处于非正交位置时,框架间存在的耦合值减少到原来的1/4,进而解决了框架间因耦合产生的对系统图像稳定的影响,将图像的稳定运动最小间距从2个像素提高到1个像素。

磁浮列车的非线性解耦控制

为了提高磁浮列车悬浮方向的可靠性,磁浮列车采用特殊的搭接结构系统,使得每一个物理悬浮点由2个控制点进行控制,当其中一个控制点失效时,系统依然能够通过另一个控制点实现稳定悬浮。由于同一搭接结构上的2个控制点之间具有比较强的力耦合作用,因此这样的控制点不能简单作为单悬浮点进行悬浮控制,而应考虑两者之间的耦合作用。为了实现搭接结构的稳定悬浮,本文采用非线性反馈解耦的方法对系统模型进行解耦并线性化,确保了系统的全局稳定;然后对解耦线性化之后的系统采用极点配置的方法进行控制参数设计,使系统的动态性能达到一定标准;用实验和仿真结果验证了本文方法的有效性。

汽车转向/制动系统的非线性解耦内模控制

首先提出一个非线性控制系统研究汽车转向系统和防抱死制动系统的协同控制问题。该控制结构由转向控制器和制动控制器组成。为了确保系统全局稳定性,采用反馈线性化方法进行解耦。为了提高系统的鲁棒性并确保期望的动态性能,对解藕线性化的系统采用内模控制方法进行综合。然后设计适用于复杂工况的制动力分配策略。最后用仿真结果验证控制系统的有效性,它改善了汽车制动稳定性和转向性能。

一种新型的并联有源滤波器非线性解耦控制方法的研究

以谐波治理为研究目的,针对有源滤波器模型是存在强耦合、非线性、结构复杂的系统的问题,提出一种利用微分几何方法建立了三相并联型有源电力滤波器的仿射非线性模型,使谐波电流与直流侧电压实现解耦,且可以独立地对其分别控制。同时提出了当负载发生变化存在迟滞的动态补偿方法,该方法可以很好地补偿谐波,改善功率因数,提高电网的利用率。在控制方法上利用仿射模型线性化后控制主电路,与常见控制算法对比,发现总谐波畸变率(THD)明显降低。最后,利用matlab2010b平台仿真证明了整体思路的正确性和有效性,为实现有源滤波器装置提供了可行性分析。

红外视轴稳定系统框架间非线性解耦

红外视轴稳定框架是一个三自由度的框架结构,当框架处于非正交位置时,存在耦合现象,影响系统的稳定精度。本文根据框架的动力学方程进行建模,指出框架间含有复杂的非线性耦合关系,影响视轴稳定的控制系统设计。然后利用非线性解耦控制系统的可解耦性,通过证明得出框架间是可以解耦的。同时,运用微分几何方法实现对框架间的系统解耦。实验结果表明,本文方法可以减少红外视轴稳定框架在处于非正交位置时框架间存在的耦合,进而解决了框架间因耦合产生的对系统图像稳定的影响,提高了系统的稳定性和可靠性。

柔性关节机器人非线性解耦控制

本文提出了一种柔性关节机器人模型的非线性解耦控制规律，并给出了全局线性化系统的变换方程．

基于DRNN整定的非线性解耦机炉协调控制

针对工况大范围变化下单元机组协调控制的安全性与经济性要求,为了克服单元机组的非线性特性以及强耦合特性,结合精确反馈线性化的思想,设计用于机炉协调控制的非线性解耦PI控制器,同时利用DRNN在线动态整定PI控制器参数。仿真结果表明该控制器能在不同运行工况下取得满意的控制效果,同时具有较强的抗干扰能力和鲁棒性,能够快速跟踪负荷给定变化。

基于无迹卡尔曼滤波的非线性解耦方法在火电机组中的应用研究

针对火电机组存在强耦合、强非线性和参数不确定性,难以采用常规控制方法对其进行有效控制的问题,本文首先分析系统的非线性强度及系统的模型参数不确定性对系统的影响,在深入了解系统动态特性的基础上,对系统参数采用无迹卡尔曼滤波(UKF)方法进行估计,采用全局线性化控制(GLC)策略对上述系统进行控制。仿真结果表明,采用UKF方法能够快速有效地估计模型的不确定参数,基于GLC的方法与反馈线性化控制方法相比,提高了系统的控制性能。该模型具有较强的鲁棒性,可为实际生产提供技术支持和理论指导。

导弹交流电动舵机的非线性解耦控制与仿真

针对交流电动舵机系统非线性,多变量和强耦合的特性,提出了一种基于微分几何方法和变结构控制理论的非线性解耦控制方法。建立了交流电动舵机的非线性模型,利用微分几何理论,通过对系统进行微分同胚变换和反馈变换,实现了非线性系统的精确线性化和输入/输出解耦,并针对电动舵机系统参数摄动和负载扰动的特点,利用指数趋近律设计了电动舵机的变结构控制器。仿真结果表明不仅可以有效地实现交流电动舵机系统的非线性解耦,具有良好的静、动态特性。

电力电子化电力系统暂态稳定分析新框架:基于耦合因子的非线性解耦方法

不同于以同步机为主导的传统电力系统,电力电子化电力系统的惯性较低。当受到扰动时系统的状态变量极易发生较大范围的变化,使得系统面临着严重的暂态稳定性问题。然而,长期以来,对于电力电子化电力系统的暂态稳定性缺乏有效的分析工具。针对此问题,提出基于耦合因子的非线性解耦方法来进行暂态稳定分析。所提基于耦合因子的非线性解耦方法充分借鉴解耦思路,将原高阶非线性系统近似地转化为一系列解耦的一阶二次和二阶二次子系统。在解耦空间中,针对这些低阶二次非线性子系统,可以利用现有的分析工具对其进行详细地暂态稳定分析,从而可以间接地反映原系统的暂态稳定性。为有效指导非线性解耦,相应地提出耦合因子的概念,用以评价系统状态变量之间的耦合程度,便于最终确立解耦空间中的系统结构。基于耦合因子的非线性解耦方法普适性广,对所研究的电力电子化电力系统结构无特殊要求,以期成为一种新的暂态稳定分析框架。最后,通过一个直流微电网算例,对所提基于耦合因子的非线性解耦方法的有效性进行验证。