全超导托卡马克核聚变发电装置快控电源的干扰抑制离散积分滑模电流控制

全超导托卡马克核聚变发电装置(EAST)快控电源的首要性能指标是快速跟踪参考信号,以输出电流实现负载线圈的励磁,对等离子体的垂直位移进行反馈控制。EAST快控电源负载线圈受装置内部部件和真空内等离子体的影响,线圈感值会出现小范围内慢时变波动以及线圈上存在互感电动势干扰,传统比例-积分(PI)控制方法在电流跟踪控制过程中存在不足。为了实现干扰的抑制和应对负载波动,提出一种带干扰抑制的离散积分滑模控制方法,根据系统状态方程设计离散积分滑模控制器,结合滑模干扰观测器实现集总干扰的观测,对集总干扰进行前馈补偿控制。为了抑制抖振和加快收敛速度,设计一种新型平滑饱和函数和增益自适应观测器,根据观测电流误差和跟踪电流误差自适应调整观测器增益。对比传统PI控制,仿真和实验验证了所提控制方法具有更加优良的电流跟踪特性,在输出电流超调更小的情况下动态响应更快,能够有效地抑制负载侧扰动,具有良好的鲁棒性。

一种新型永磁同步电机高阶滑模控制算法

针对永磁同步电机控制系统易因外部扰动等不确定性影响而导致控制性能下降的问题,提出了一种基于改进自适应非奇异终端滑模控制器和滑模扰动观测器补偿技术的复合控制算法。选择新型自适应指数趋近律设计非奇异终端滑模转速环控制器,新型趋近律可以在保证减少抖振的同时保证控制系统能够快速收敛,可动态适应被控系统的变化;利用扩展滑模扰动观测器实时估计系统中不确定性参数,并对控制器进行前馈补偿,且通过Lyapunov函数证明了其稳定性。仿真和试验结果表明,与PI控制、传统滑模控制方法相比,所提方法有效改善了抖振问题,提高了控制系统对电机的控制精度,提升了系统的鲁棒性和抗干扰性能。

前馈控制模式结合标准作业流程用于手术室护理管理的效果研究

目的 观察前馈控制模式结合标准作业流程(SOP)用于手术室护理管理的效果。方法选择2020年6月~2021年6月实施前馈控制模式结合SOP前的26名手术室护理人员、144例实施外科手术的患者为对照组;选择2021年7月~2022年7月实施前馈控制模式结合SOP后的26名手术室护理人员、144例实施外科手术的患者为研究组。比较2组的准时上/下台率、患者心理状态、护士SAQ评分、护士RoCAES评分、不良差错事件发生率。结果 研究组准时上台率95.83%、准时下台率83.33%均高于对照组88.89%、72.22%(P<0.05),各不良差错事件发生率及总发生率均低于对照组(P<0.05)。干预后,2组患者SAS、SDS评分均低于干预前(P<0.05),且研究组低于对照组(P<0.05)。干预后,研究组护士SAQ量表各维度得分及总分均高于对照组(P<0.05),RoCAES量表各维度得分及总分均低于对照组(P<0.05)。结论 前馈控制模式结合SOP用于手术室护理管理,可提高准时上/下台率,缓解患者焦虑、抑郁,改善手术室护理人员安全态度、不良事件上报态度,减少不良差错事件发生。

基于前馈+预测LQR的智能车循迹控制器设计

为提升智能车辆循迹性能,基于线性二次调节器(linear quadratic regulator,LQR)理论和滑模理论,提出了一种兼顾横纵向跟踪精度与转向稳定性的横纵向控制器。首先,构建了基于二自由度横向动力学模型的前馈LQR控制器。针对模型线性化后前馈LQR控制器转向稳定性降低的问题,结合恒定转弯率和速度(constant turn rate and velocity,CTRV)模型设计预测控制器,建立了基于实时车速-曲率模糊自适应预测时间的前馈LQR控制器。此外为提升纵向车速跟踪稳定性和跟踪精度,提出了一种基于滑模控制理论的纵向跟踪方法。并进行了联合仿真和硬件在环实验验证。结果表明:文中提出的横纵向控制器有效解决了跟踪精度与稳定性两者难以兼顾的问题,提升了智能车辆循迹性能。

基于全部参数自适应Smith预估补偿的永磁同步电机滑模前馈控制及扰动抑制

在永磁同步电机控制系统中,逆变器的延迟效应会降低系统的跟踪性能和稳定裕度。引入Smith预估补偿器可以补偿延迟环节对系统性能的影响,但Smith预估补偿器要求延迟时间和被控对象模型参数已知,这不符合实际情况。为此提出时变模型自适应预估方法,分别对延迟时间和被控对象模型参数进行自适应估计,实现Smith预估补偿器的全参数自适应。设计基于位置输出超前值预测和扰动抑制的滑模前馈控制器,与全参数自适应Smith预估补偿控制相结合,确保控制系统的全局稳定,降低系统对参数不确定的敏感性,并提高系统的抗扰性。仿真结果表明,与传统及多种改进的Smith预估补偿方法相比,该方法有着更高的跟踪精度,即使在非理想条件下,对参数不确定依然具有较强的鲁棒性,对随机扰动依然具有较强的干扰抑制能力。

基于前馈控制理念结合FMEA模式的护理干预对老年肺癌化疗患者的影响

目的探讨前馈控制理念结合失效模式与影响分析(FMEA)模式对老年肺癌化疗患者癌因性疲乏及心理恐惧感的影响。方法选取2020年8月至2023年4月郑州市金水区总医院收治的108例老年肺癌化疗患者,按入院先后顺序将其分为对照组和研究组,每组54例。对照组实施常规护理干预,研究组实施基于前馈控制理念结合FMEA模式的护理干预。比较2组Piper疲乏修订量表(RPFS)评分、心理恐惧感情况、简易疾病感知问卷(B-IPQ)评分、肺功能[第1秒用力呼气容积(FEV_(1))、用力肺活量(FVC)、FEV_(1)占预计值的百分比(FEV_(1)%perd)],以及并发症发生情况。结果2组干预前RPFS评分、心理恐惧情况、B-IPQ评分及肺功能指标比较,差异无统计学意义(P>0.05)。干预后,2组RPFS各维度评分及总分低于干预前,且研究组低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。干预后,2组心理恐惧情况优于干预前,且研究组优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。干预后,2组B-IPQ各维度评分及总分高于干预前,且研究组高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。干预后,2组FEV_(1)、FVC、FEV_(1)%perd水平高于干预前,且研究组高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。2组胃肠道反应、肺部感染发生情况比较,差异有统计学意义(P<0.05)。结论基于前馈控制理念结合FMEA模式的护理干预能有效改善老年肺癌化疗患者癌因性疲乏和心理恐惧感,提高其对疾病的感知控制能力,并能更好地保护肺功能,降低并发症发生率。

路径式前馈控制护理模式在重型肝炎患者中的应用价值

目的探讨路径式前馈控制护理模式对重型肝炎患者治疗依从性、自护能力及生存质量的影响。方法本研究为前瞻性研究,采用便利抽样法选取2022年7月至2023年10月西安市第八医院肝病科收治的134例重型肝炎患者,其中男71例,女53例;年龄25~68(45.16±8.16)岁;疾病分类:急性32例,亚急性27例,慢性71例;疾病分型:病毒性68例,酒精性32例,脂肪性21例,药物性13例;采用随机数字表法将患者分为两组,两组各67例,研究过程中两组各脱落2例。对照组采用常规护理模式,观察组采用路径式前馈控制护理模式。两组护理均从入院次日开始,到出院2周结束。比较两组患者入院次日和出院2周后8条目Morisky用药依从性量表(MMAS-8)评分、中文版修正版自我护理能力量表(ASAS-R-C)评分及中文版肝病生存质量量表1.0(LDQOL1.0)评分。采用独立样本t检验、配对样本t检验和χ^(2)检验。结果出院2周后,观察组MMAS-8评分[(6.03±1.34)分]高于对照组[(5.17±1.54)分](P<0.05);观察组ASAS-R-C中一般的自理需求[(19.78±4.88)分]、发展的自理需求[(16.80±3.93)分]、健康欠佳时的自理需求[(14.00±2.90)分]维度评分及总分[(50.58±7.48)分]均高于对照组[(17.89±4.39)分、(14.69±3.59)分、(12.06±3.17)分、(44.65±6.66)分](均P<0.05);观察组LDQOL1.0中的肝病症状[(82.46±6.27)分]、注意力[(79.32±7.93)分]、记忆力[(82.12±8.08)分]、社交质量[(80.40±7.14)分]、睡眠[(72.97±7.47)分]、孤独感[(81.82±6.86)分]、绝望感[(79.31±10.58)分]、耻辱感[(74.29±10.95)分]、性功能[(80.62±11.46)分]、性生活[(86.20±9.72)分]维度评分及总分[(79.54±2.39)分]均高于对照组[(79.89±7.68)分、(73.78±8.22)分、(78.86±8.80)分、(75.14±7.60)分、(70.03±8.45)分、(78.88±8.44)分、(74.18±9.02)分、(69.80±12.40)分、(75.08±11.68)分、(80.55±10.02)分、(75.55±2.83)分](均P<0.05)。结论路径式前馈控制护理模式有助于重型肝炎患者治疗依从性和自护能力的提高,对改善患者生存质量有重要作用。

固态变压器整流级的滑模自抗扰设计与仿真

固态变压器是能源路由器实现电能变换的核心设备。分布式发电单元常处于多变量、强耦合、未知扰动剧烈,影响系统的稳定运行。设计一种基于改进型线性扩张状态观测器(LESO)的滑模自抗扰控制器应用于固态变压器整流级的电压外环,对传统的LESO引入新的误差来对各个状态变量进行调节,提高LESO的观测精度。利用改进型LESO观测到的状态变量用于滑模控制器(SMC)中进行前馈补偿调节,减少扰动对直流母线电压产生的随机波动。通过仿真平台对系统进行验证,结果表明基于改进型LESO的滑模自抗扰控制器对系统的动态性能和并网质量有明显的改善。

基于前馈补偿的永磁直驱电机低速抗扰动滑模控制策略

研究了一种基于前馈补偿的永磁直驱伺服电机低速抗扰动滑模控制策略,用以提高低速运行时速度控制的稳定性。通过调整不同系统状态下的滑模面趋近速度,构造了一种新型指数趋近率函数,使得系统在滑模面附近切换更加平滑;为了提升负载突变等恶劣工况下系统的扰动抑制能力,引入降阶扰动观测器对系统受到的转矩扰动进行观测,并进行前馈补偿,通过前馈补偿与改进趋近率组合的方式提高系统的鲁棒性。仿真和实验结果表明,该控制策略对永磁直驱伺服电机低速运行时的多种扰动具有明显抑制效果。

基于扩张状态观测器的DFIG网侧变换器滑模控制

针对双馈风力发电机网侧变换器因负载变化和滤波参数摄动导致控制效果不佳的问题,文中提出一种扩张状态观测器(extended state observer,ESO)与滑模控制相结合的网侧变换器双闭环控制策略,内环采用以功率为状态变量的基于ESO的滑模直接功率控制,外环采用以电压平方为状态变量的基于ESO的滑模控制。首先,应用ESO对系统状态变量与包含系统未建模动态、负载变化和滤波参数摄动等不确定项进行估计,无需系统的精确数学模型即可设计滑模控制方法,实现网侧变换器在复杂环境下的鲁棒控制。此外,引入功率差前馈环节,可减小负载变化时外环滑模控制非线性带来的冲击。最后,对负载变化和滤波参数摄动2个算例进行仿真。结果表明,与传统矢量控制和滑模控制相比,所提控制策略在复杂环境下具有更强的鲁棒性。

滑模-PI混合控制及解耦补偿的PMSM控制研究

针对传统滑模控制存在较大抖动和控制增益值导致启动电流过大等问题,提出一种新型趋近律的滑模-PI混合控制策略。在传统指数趋近律基础上,设计了新型混合趋近律解决系统的抖动问题,电机启动时,结合PI调节器降低启动电流。针对三相永磁同步电机中存在的凸极效应和模型误差对系统性能的影响,提出解耦电流PI控制策略。电流环引入前馈解耦补偿,通过内模控制方式对电流环参数进行整定以提高控制系统的鲁棒性和解耦性能。仿真和实验结果表明:所提出控制策略能提高控制精度和稳定性。

前馈控制护理模式在行腔镜下甲状腺癌根治术患者中的应用效果

目的探讨前馈控制护理模式在行腔镜下甲状腺癌根治术患者中的应用效果。方法回顾性分析2020年10月至2021年12月于华中科技大学同济医学院附属同济医院行腔镜下甲状腺癌根治术的110例患者的一般资料,根据不同的护理方法分为对照组(55例)和观察组(55例)。对照组予以常规护理,观察组基于对照组的干预方式实施前馈控制护理模式。比较2组的康复效果。结果术后3 d和7 d,2组的焦虑自评量表(SAS)和抑郁自评量表(SDS)评分均低于术前,恶性肿瘤特异生长因子、甲状腺球蛋白和血管内皮生长因子水平均低于术前(P均<0.05),且观察组的视觉模拟评分法(VAS)、SAS和SDS评分,以及上述实验室指标水平均低于同期对照组(P均<0.05)。术后3个月和6个月,2组的癌症患者生活质量测定量表各功能领域评分均高于术前(P均<0.05),且观察组均较同期对照组更高(P均<0.05)。与对照组比较,观察组的手足抽搐、声音嘶哑等并发症的总发生率更低(P<0.05)。结论前馈护理控制模式可有效降低行腔镜下甲状腺癌根治术的患者的并发症发生率,缓解术后疼痛和不良情绪,改善实验室指标水平,提高生活质量。

前馈控制模式康复护理对中风患者睡眠质量及生命质量的影响

目的:分析前馈控制模式康复护理对中风患者睡眠改善情况及生命质量的影响。方法:选取2021年4月至2022年4月泉州市丰泽区清源街道社区卫生服务中心收治的中风患者60例作为研究对象,按照随机数字表法分为观察组和对照组,每组30例。对照组患者给予常规护理管理,观察组患者给予前馈控制模式康复护理。通过多导睡眠监测系统中风患者护理前后睡眠质量评分,采用神经功能缺损量表比较2组中风患者护理前后神经功能评分,采用日常生活活动能力评分(ADL)比较2组患者生活能力,采用生命质量测定量表(WHO-QOL-BREF)比较2组中风患者护理前后生命质量改善情况。结果:护理干预后,观察组患者睡眠质量显著优于对照组,神经功能评分显著低于对照组,ADL评分显著高于对照组,WHO-QOL-BREF评分显著高于对照组,2组比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论:前馈控制模式康复护理对中风患者睡眠质量改善及生命质量提升具有非常积极的影响,是一种值得推广的护理模式。

基于新型扩展卡尔曼的永磁同步电机无位置传感器控制

针对永磁同步电机无位置传感器控制中,因电机受到外界扰动而导致传统扩展卡尔曼观测器不精确的问题,提出了一种新型扩展卡尔曼复合观测器的方法。该方法由新型趋近率设计的滑模控制器代替传统PI调节器的转速环,加入前馈解耦的电流环,以及扩展卡尔曼观测器复合而成。仿真结果表明:无论电机空载启动、或外加扰动等状况下,新型扩展卡尔曼状态观测器可以精确地观测出电机的转速大小与转子位置信息,速度滑模控制器以及电流前馈解耦提高了系统的抗干扰能力,缩短了系统的响应时间。

高效率升降压变换器的电压前馈策略及控制方法

为解决Buck-Boost变换器Boost工作模式下变换器的暂态响应恶化的问题,采用双调制-单载波双模式控制方法确保变换器的高效率并自动平滑切换工作模式。在宽输入电压场合,为消除输出电压受输入电压扰动带来的波动,通过小信号模型的建立得出变换器的输入电压前馈函数,提出带输入电压前馈的双模式控制方法,进而保证变换器宽输入电压范围下的高效率以及良好的暂态响应。制作一台实验样机,通过实验对比引入电压前馈控制策略和未引入电压前馈控制策略的双模式控制方法下的变换器实验波形,验证所提电压前馈控制策略及控制方法的有效性。

一种抑制共振模态影响的伺服系统控制器设计新方法

伺服控制系统的控制性能会受到机械共振的影响,导致实际应用时控制器参数需要进行额外的调整。为了提高PID参数设计的准确性,减小共振模态对控制系统的影响,在设计伺服系统位置环控制器前,建立共振模态的数学模型,并将共振模态看成伺服系统位置环被控对象的一部分。然后,根据已包含了共振模态的被控对象的数学模型来设计伺服系统的二自由度控制器,其中前馈控制器通过不变性原理设计,反馈控制器通过提出的五阶极点配置的方法进行设计。结果表明:提出的伺服系统设计新方法能够有效提高控制系统的性能,减小机械共振的影响。因此,对于已知共振模态的伺服控制系统,该设计方法得到的控制器参数更加适用,能有效减小实际调试的难度。

前馈控制康复护理模式对中风患者神经功能及日常生活能力的影响研究

分析予以中风患者前馈控制康复护理的临床价值。将2022年1月1日—2023年1月31日凤冈县中医医院收治的84例中风患者以随机数字表形式平均分为两组,对照组(n=42)实施常规康复护理,观察组(n=42)实施前馈控制康复护理。比较两组患者神经功能、肢体功能、日常生活能力、生命质量、护理满意度。结果显示,观察组神经功能评分低于对照组(P<0.05);观察组肢体功能、日常生活能力、生命质量评分高于对照组(P<0.05);观察组护理满意度高于对照组(P<0.05)。研究发现,予以中风患者前馈控制康复护理可减轻其神经功能缺损程度,改善患者自理能力与生命品质,具有推广价值。

基于改进滑模趋近律和负载前馈补偿的PMSM控制研究

针对传统永磁同步电机(PMSM)控制系统中转速超调大以及负载扰动等问题,设计了改进指数趋近律滑模控制器。在传统指数趋近律的等速项和指数项上加了调节函数,使趋近律具有更快的收敛速度和更好的抗抖振能力。为了进一步提高精度,引入了低通滤波负载转矩观测器,将负载转矩的观测值进行前馈补偿以减少负载扰动。在MATLAB/Simulink上建立仿真模型,并与PI、传统指数趋近律、未进行前馈补偿的改进指数趋近律3种控制方法进行实验对比,仿真结果表明,基于改进滑模指数趋近律和转矩前馈补偿的控制策略相比于其他3种控制方法,在减少转速的超调不稳定、增强系统的抗负载扰动等能力上有进一步的提升。

汽车ABS与AFS集成控制算法

提出一种制动防抱死系统(ABS)与主动前轮转向(AFS)系统的集成控制算法.ABS采用逻辑门限值控制算法,以车轮的角加速度为主要门限、滑移率为辅助门限.AFS采用基于二自由度车辆模型建立的横摆力矩补偿前馈控制和滑模反馈控制相结合的复合控制算法.采用8自由度车辆模型验证所提出的控制算法,该模型包含"Magic Formula"轮胎模型和基于单点预瞄的驾驶员模型.在Matlab/Simulink中通过对开路面的直线制动工况和定圆弯道制动工况下的仿真来评价集成控制算法.仿真结果表明:在对开路面上ABS与AFS的集成控制能够有效地缩短制动距离,提高车辆制动过程的方向稳定性.

基于Byrnes-Isidori标准型的集成式电子液压制动系统液压力控制

面向汽车制动系统需求,提出一种新型线控制动系统——集成式电子液压制动系统(Integrated-electro-hydraulic brake system,I-EHB),由电动机、滚珠丝杠副、次级主缸、踏板模拟器、踏板位移传感器和液压力传感器等部件组成。I-EHB液压力控制中系统存在摩擦等非线性因素的影响,造成时滞效应,控制精度低。针对该问题,将系统模型简化,采用Byrnes-Isidori标准型方法对系统进行分析,针对性地设计合理有效的控制算法对系统进行液压力控制,采用基于前馈-反馈控制和摩擦补偿的液压力控制算法。搭建试验平台,进行硬件在环台架试验,分别在不同幅值目标阶跃工况、不同频率的三角波和正弦工况以及梯形阶跃增减压工况下进行试验研究,以验证该控制算法在各种工况下的适应性。试验结果表明,采用该方法后系统响应速度快、控制精度高,系统性能得到明显改善。