输入饱和的永磁同步风力发电机有限时间滑模控制

针对永磁同步风力发电机在传统控制方法下存在的控制精度低、抗干扰性能差以及在风能捕获过程由风速快速变化引起较大的控制输入量从而产生饱和约束等问题,基于输入输出反馈线性化(IOFL)方法,结合有限时间(FT)理论与滑模控制(SMC)为输入饱和的PMSG设计一种有限时间滑模控制器(FT-SMC)。首先,引入IOFL来提高系统控制精度,在其基础上设计FT-SMC来增强系统的鲁棒性能;然后,在FT-SMC中引入抗饱和补偿器(ATC)解决系统中输入饱和引起的控制稳定性问题;然后,利用Lyapunov稳定性理论分析闭环系统的稳定性,保证系统在有限时间内能够快速跟踪且稳定运行。最后,在Matlab/Simulink仿真实验和半实物仿真平台上进一步验证所设计控制器的有效性和对系统转速的跟踪性能,实验结果表明FT-SMC具有控制精度高、响应速度快、抗干扰能力强等优点。

低载波比下基于状态反馈和大林算法的永磁同步电机高性能电流控制策略

受到功率器件开关频率的限制,高速永磁同步电机驱动系统通常需要低载波比运行,此时系统延时相对很大,对电流环设计要求很高。常规在连续域设计的复矢量PI控制器由于离散化实现存在误差,dq轴解耦不完全,而且扰动传递函数包含电机自身低阻尼比极点,使系统抗干扰能力差,尤其是负基波频率附近的扰动。因此,文中提出状态反馈大林控制算法。首先,利用延时环节电压进行反馈来使系统完全解耦;然后,通过输出电流反馈提升系统阻尼来抑制扰动;最后,对解耦且阻尼后的系统设计大林控制器来提升稳定裕度。实验结果表明,相较于复矢量PI控制器,所提出的状态反馈大林控制器dq轴解耦性能好,电流超调小,系统振荡小,且抗扰能力显著提升。

时空时滞混沌系统反同步控制及应用研究

针对一类新的时空时滞惯性神经网络,研究其反同步控制及在图像保密通信上的应用。采用变量代换准则,避免了原二阶微分系统固有的复杂特性;设计一个有效地输出反馈控制器,并结合詹森(Jensen)不等式和互凸组合(RCC)方法,得到了一个较小保守性的时空时滞惯性神经网络反同步定理;通过仿真实现了主要结果在图像保密通信上的应用并证明了所提加密方法的优越性。

基于改进AVOA的小型自由活塞斯特林制冷机控制算法研究

针对小型自由活塞斯特林制冷机在温度控制系统中建模复杂以及易受环境温度和热负载变化的影响等问题,提出一种基于改进非洲秃鹫优化算法的模糊PID控制算法。通过在一台10 W@77 K自由活塞斯特林制冷机的温度控制系统中加入滞环偏置继电器辨识制冷机的数学模型,以此构建闭环控制系统,着重针对基于改进非洲秃鹫算法的模糊PID控制算法进行仿真实验。针对非洲秃鹫优化算法存在的容易陷入局部最优、收敛速度慢等问题,提出了一种融合多策略的改进非洲秃鹫优化算法,其中引入Tent混沌映射以提高初始个体多样性,并对次优秃鹫选择策略进行改进,加强算法脱离局部困境的能力,最后利用精英反向学习进一步增强算法全局搜索能力。仿真实验结果表明,该算法与PID算法、模糊PID算法和非洲秃鹫算法优化的模糊PID算法相比,调节时间分别降低79.69%、56.22%、50.26%,超调量分别减少87.70%、59.81%、60.38%;在加入方波扰动、白噪声、脉冲扰动和正弦波扰动下,控制系统的超调量的变化率分别为2.61%、2.35%、2.44%和2.49%。因此,基于改进非洲秃鹫算法的模糊PID控制算法与常规控制算法相比,具有响应速度快、超调小、抗干扰性强和稳定性好等优点。

面向交通工程钢筋笼焊接的机器人集成系统研究

随着钢筋笼结构在现代交通建设工程中的广泛应用,对于钢筋笼焊接的研究也在不断深入发展。针对交通建设领域因所用钢筋笼结构复杂而导致的焊接工艺繁琐等问题,本文以实现钢筋笼焊接高效化、智能化需求为目标,构建一种6自由度焊接机器人集成系统。本文提出一种运动自主规划与运动完全控制并行的控制方法,确保作业高效性与精确性。采用GJK算法和遗传算法构建防碰撞检测,实现安全作业。所构建焊接机器人集成系统和所提出控制方法,可为交通领域中钢筋笼焊接作业的智能化研究提供技术参考,可为钢筋笼焊接生产高效化、高品质化提供一种可行的方案。

基于波动控制的直升机吊挂鲁棒减摆技术

直升机在运输重型货物从平飞到悬停的机动过程中,会产生许多稳定性问题,减小吊挂摆角幅度具有重要意义。基于波动控制的方法为直升机吊挂系统设计一种减摆控制器;采用拉格朗日分析力学法,建立直升机吊挂耦合系统四自由度非线性纵向运动模型,采用小扰动的方法在平衡点处对所建模型进行线性化;在此基础上,基于特征值配置法设计状态反馈控制器;设计波动控制器来减小摆角控制具有良好的动态性能和稳态性能。在仿真中对吊挂载荷质量进行拉偏,证明所设计波动控制器具有较强的鲁棒性,结果表明:所设计波动控制器有效。

面向聋盲症人群的震动触觉感应手杖设计研究

以Arduino作为主控制板,设计制作了一种面向聋盲症人群的震动触觉感应手杖。该手杖配备震动传感器,可通过一系列检测模块检测手杖周围的环境,并通过不同频率的震动反馈将四周环境信息传达给使用者,帮助聋盲症患者了解周围路况。为减少意外的发生,手杖还设有防摔倒模块与自动照明模块等,为聋盲症的患者出行提供保障,具有检测精度高、使用简便、安全性高等特点,对帮助聋盲症患者增强独立性、更好地融入社会具有重大意义。

一株黄色短杆菌基因工程菌株的构建及其L-缬氨酸积累

从谷氨酸棒杆菌模式菌株C.glutamicumATCC13032中克隆出L-缬氨酸合成途径上的限速酶——乙酰羟酸合酶编码基因ilvBN。对ilvBN进行定点突变,获得其抗反馈抑制突变型ilvBNr。以大肠杆菌-黄色短杆菌穿梭表达载体pDXW-10为基础,构建重组质粒pDXW-10-ilvBNr,并转化野生型黄色短杆菌B.flavumATCC14067,获得工程菌株ATCC14067/pDXW-10-ilvBNr。3L罐发酵实验结果显示:在野生型菌株发酵液中检测不到L-缬氨酸积累,而工程菌株发酵液中L-缬氨酸积累达5.0g/L。

桥门式起重机吊重防摇状态反馈控制系统设计

为了防止桥门式起重机吊重在目标位置和期望时间时摇摆,针对电压控制直流电机驱动的小车吊重系统,建立了系统动力学方程,并在工程实用和允许范围内对该方程进行简化和状态空间描述。通过状态反馈控制,并考虑一对闭环主导极点,类似二阶系统性能分析推导出反馈控制器的调节参数公式。仿真结果表明小车在目标位置10 m、期望调节时间7s静止,同时吊重摆角衰减为零,控制系统具有良好的稳定性和期望的动态特性。

振动条件下楔形垫圈的防松性能研究

螺纹松动是影响机械产品可靠性和安全性的重要因素之一,楔形垫圈是一种特殊结构的防松产品,越来越得到工业界的重视,但是其防松机理没有完全得到揭示。采用有限元仿真与试验分析相结合方法,评估了振动条件下楔形垫圈的防松性能,从正负反馈调节的角度分析了楔形垫圈的防松机理,并系统研究了楔形角、垫圈外径、摩擦因数和材料特性对楔形垫圈防松性能的影响规律。研究结果表明:楔形垫圈在振动条件下具有良好的防松性能,这主要因为楔形垫圈的使用导致螺纹松动时预紧力增加,螺纹面滑移面积减少、松动减弱,这是一个负反馈调节的过程,最终导致螺纹松动停止、预紧力不变;同时楔形角、垫圈外径和材料刚度越大,楔形垫圈的防松性能越好;另外上下放射状齿形表面的摩擦因数也是影响楔形垫圈防松性能的重要因素,为了保证楔形垫圈的防松性能,上下放射状齿形表面的摩擦因数要比上下垫圈摩擦因数大0.06以上。最后进行了横向振动试验,验证了仿真结果的可靠性。

利用延迟反馈进行异步电动机混沌反控制

目前已有实验证明,某些系统在混沌运动下可获得更好的效果。因此,具有混沌运动特性的电机传动系统成为新的研究热点之一。本文探讨了通过延迟反馈控制对异步电动机传动系统进行混沌反控制的技术,实现了将异步电动机的稳态由通常的固定在某个转速控制到周期的甚至混沌的运动。本文分析了应用延时反馈控制实现异步机混沌运动的原理,给出了仿真实现和分析。

抗漂移的状态反馈控制器设计及在数控系统中的应用

针对大部分抗漂移设计不能保证存在驱动饱和的开环稳定系统的闭环渐近稳定性的问题，在系统的量测噪声和外部扰动已经通过其他办法消除的条件下，设计了一种抗漂移的状态反馈控制器．该控制器将参考轨迹也加入到控制器设计中，极大地简化了控制器的参数设计并扩大了输入信号的范围．基于Lyapunov稳定性理论，证明了全系统的渐近稳定性及对参考输入的渐近跟踪性．将之用于数控系统控制器的设计中，仿真结果表明：无论饱和发生与否，该控制器不但可以保证系统的闭环稳定性，而且可以抑制由于驱动饱和的存在而导致的跟踪性能的恶化，使得系统能够快速准确地跟踪参考输入．

基于降维观测器的起重机吊重防摇系统研究

对直流电压控制桥门式起重机小车驱动电机的小车吊重动力学系统,设置降维观测器,用小车位置和速度信息对摆角、摆角角速度和驱动力进行估计,从而解决了工程实际中这些状态变量不易直接测得的问题。为了防止吊重摇摆,采用全状态反馈形成吊重防摇的闭环控制系统,并给出了控制系统结构以及降维观测器和反馈控制器增益参数的确定方法。仿真结果表明:各状态变量能从观测时间开始消除重构误差;吊重摆角能在小车指定位置和时间内衰减为零,其余状态变量也有良好的动态特性。

一种微弱电荷信号的调理电路设计

在现代工业、军事等领域,动态测试中冲击的精确测量起到重要的作用。在研究压电加速度传感器的基础上,设计了针对微弱冲击电荷信号的放大及调理电路,并对前级电荷放大电路、后级高通滤波、低通滤波以及放大调理电路进行了逐级分析计算,对压电冲击传感器及电荷放大调理电路进行了整体扫频等测试。经过试验测试,电路在通频带内具有良好的平坦度,在截止频率外,信号急剧衰减,在2倍通频带处衰减可达-60 dB。在高温60℃、低温-40℃环境下,输出振幅偏差小于3%,已成功应用于工程实践中。

基于扰动观测器的伺服控制器设计及仿真研究

利用扰动观测器减弱系统的量测噪声和外部扰动,利用抗漂移的状态反馈控制器来减弱驱动饱和的影响,将这两种策略综合用于伺服控制器的设计并重点对这种方案进行了仿真对比研究。仿真结果表明基于扰动观测器的伺服系统在扰动及量测噪声不大,且系统模型参数变化不大的情况下具有较高的动态性能及较高的跟踪精度并能克服饱和约束的不良影响。

基于PLC的钻机智能防卡钻系统

建立了钻机钻进过程中的数学模型,对引起卡钻的原因进行了阐述;重点分析了智能防卡钻系统的组成、原理及防卡钻的算法(包括卡钻系数的计算及根据计算结果进行相关的防卡钻处理);介绍了智能防卡钻系统的应用情况。

捕获效应下基于反馈机制的RFID防碰撞算法

提出一种捕获效应下基于反馈机制的RFID防碰撞算法(CEFB)。算法分三个阶段:标签分组阶段、组内分维识别阶段和反馈识别阶段。CEFB有效解决识别初期标签之间产生过多碰撞问题,通过对标签进行分维识别,加快对碰撞节点的处理,提高识别速度。同时,CEFB避免因捕获效应和信道干扰等因素影响,存在标签漏读的情况,提高标签识别率。理论分析和仿真结果表明,CEFB的性能优于其他常用的标签防碰撞算法。

基于转速反馈的正面吊防熄火控制研究

针对正面吊运机在重载状态时,发动机容易过载而熄火的问题,分析了发动机与液压系统的功率匹配问题,通过研究发动机的工作特性,提出了一种基于转速反馈的防熄火控制方法,采用增量PD控制算法控制发动机的失速率保持在一个适当的水平,既保证了发动机不熄火,又尽量利用了发动机的转矩能力,并且保持发动机转速的变化平稳,通过在合力RS4532型正面吊运机上进行实际实验,验证了该方法的有效性。

H-R神经元的正弦函数-延迟反馈反控制

目的研究单个Hindmarsh-Rose(H-R)神经元模型从周期动力学模式转向混沌模式的自适应反控制问题。方法利用施加正弦函数延迟自反馈方法进行数值模拟分析,分别将耦合强度和时间延迟作为控制参数。结果通过大量的数值模拟计算,给出神经元的膜电位变量随耦合强度和时间延迟两个参数变化的分岔图,发现在耦合强度值和时间延迟两个参数组合的一些范围内,本来是3峰周期动力学模式的H-R神经元运动可被反控制成混沌模式及其他周期模式的运动。结论对H-R神经进行反控制的正弦延迟自适应反馈法是有效的,耦合强度和时间延迟均为反控制的重要参数。控制过程反映了神经独有的自适应的信息识别的动力学特性。

新疆某水利枢纽泄洪闸闸墩温控防裂反馈分析

基于大体积混凝土温度场和应力场的基本理论,结合新疆某水利枢纽泄洪闸闸墩的具体特点,进行温控模拟反馈计算。经分析计算可知,采取减缓早期闸墩混凝土内外温差和采用跟进保温措施是防止闸墩混凝土出现裂缝的有效方法,研究结果可供相关工程参考。