基于新型非线性函数的动能拦截器自抗扰姿态跟踪控制

针对动能拦截器在开展空间拦截任务时,对姿态控制系统快速性、准确性和鲁棒性的极高要求,提出了一种新型自抗扰控制方法.建立了动能拦截器姿态动力学模型,并将其转换为姿态跟踪误差二阶状态方程;基于自抗扰控制器中小误差大增益、大误差小增益的思想,设计了一种新型的非线性函数;基于该非线性函数,设计了一种新型的跟踪微分器,并且优化了扩张状态观测器和非线性控制器.将指定时间收敛的预设性能函数作为跟踪微分器的期望信号,可实现姿态误差按照预设性能函数收敛到期望值,且收敛时间可预先确定.利用伪速率(pseudo rate,PSR)脉冲调制器对连续控制力矩进行脉冲调制.数值仿真结果表明本文设计的控制方法具有较高的姿态控制精度,在面临环境扰动时具有较好的鲁棒性.

基于S-Function的PWM控制系统仿真

脉宽调制(PWM)控制方法用于过程控制领域时,由于通过三角波构造PWM控制器不够准确,且三角波参数设置较为复杂,因此提出了利用S函数描述PWM控制算法,通过M文件编写的S函数完全是算法的再现,且生成的S函数模块如Simulink标准模块。结合Matlab中的Simulink工具箱对PWM控制系统进行建模,并针对一个一阶系统进行仿真。通过比较说明,用S函数实现的PWM控制器有着准确性高、建模简单等优点。

双PWM变换器一体化控制策略

针对双PWM变换器依赖附加协调控制策略解决一体化的问题,研究PWM整流器及逆变器独立控制策略对协调性能的影响,借助瞬时功率中间变量,提出一种不外加其他协调方法的双PWM变换器一体化控制策略。整流器侧建立在离散化数学模型基础上,在固定时间周期内,以满足指标函数最小为原则预测下一时刻电网电流,借助空间矢量调制技术获得整流器期望开关状态。逆变器侧采用基于空间矢量调制技术的直接转矩控制。理论分析表明,由负载参数变化直接引起的直流母线电压波动通过电压环调节以瞬时功率形式作用于整流器电网电流预测环节。仿真和实验结果表明,双PWM变换器能快速响应负载变化情况并恢复稳态,对负载及系统参数扰动具有鲁棒性,验证了所提策略的有效性。

UPFC控制方法研究

论文通过开关函数建模法确定统一潮流控制器(UPFC)的数学模型;在park变换的基础上,基于预测电流设计UPFC的d-q轴解耦控制方案。论文利用电压空间矢量脉宽调制法推导出UPFC各桥臂电力电子器件的开关状态。考虑到UPFC中间直流电容上电压控制的重要性,论文在传统PID控制的基础上,设计模糊自适应PID控制策略;MATLAB仿真结果表明,控制方案能有效地提高直流电容上电压的稳定性,改善功率波形,取得了类似扩大电容容量后的效果。系统可供同类设计参考。

喷嘴控制脉冲调制器非线性特性分析

本文针对伪速率和脉冲调宽调频两种非线性脉冲调制器，利用频域理论讨论和分析非线性特性，描述函数采用数值解法和半解析法联合求取，较好地表述了这种非线性特性．

电力逆变器调制理论的扩展研究

调制理论是电力变流器分析的有效工具,但是目前调制理论提供的公式在数量和灵活性上具有局限性,难以适应工作在不同控制方式下的逆变器分析。对电力变流器调制理论进行扩展研究,推导出调制理论的扩展公式,并以三相六脉动逆变器为例,详细分析逆变器在相控和脉宽调制(pulse width modulation,PWM)控制方式下的所有工作状态,同时推导出其完整的调制公式,并通过物理实验和软件仿真进行验证。推导出的扩展调制公式适用于采用不同控制方式的逆变器,可以从逆变器任意一侧的电压(或电流)直接推导出另一侧的电压(或电流),从而为电力逆变器的建模和分析提供极大灵活性。

高超声速飞行器再入段RCS姿态控制

为满足反作用控制系统(reaction control system,RCS)姿态控制需求,对高超声速飞行器再入段的姿态控制进行研究。以X-34的RCS系统为对象,建立了RCS的数字模型,设计了RCS姿态控制率与PWPE脉冲调制器,利用非线性描述函数法分析姿态控制系统的稳定性,并通过Matlab仿真验证了所设计的RCS姿态控制系统性能。仿真结果表明:该PWPF脉冲调制可以满足RCS姿态控制的需要,同时与传统的PWM脉冲调制相比,可以较大地降低RCS消耗的流量与开启次数,可为高超声速飞行器再入段RCS姿态控制系统设计提供参考。

一种采用脉冲调制器的空空导弹直/气复合控制系统稳定性研究

研究了一种采用脉冲调制器的空空导弹直/气复合控制系统设计方法及其稳定性。首先假设直接力是连续量,按照比例与气动舵进行混合,采用三回路设计方法得到混合后的控制量,之后采用脉冲调制器对得到的连续量进行调制,得到直接力装置的开关指令,最后采用非线性描述函数法分析控制系统的稳定性,在此基础上选取了合适的脉冲调制器参数,仿真结果表明了该方法的合理性。

描述函数理论及其在航天中的应用

在分析非线性系统时，描述函数作为一种古典的频域方法，具有许多优点。描述函数分析准则的修正赋予描述函数理论新的内涵，并为挠性航天器非线性喷嘴控制系统设计分析提供了一种有效手段，以谐波描述函数理论为基础，探讨了脉冲调制器描述函数的区域线性化，并对挠性航天器的姿态控制系统进行设计、分析，使航天器的姿态控制系统满足稳定性、控制精度等性能，并具有一定的鲁棒稳定性。

基于FCS-MPC的电压跟踪调制方法

提出了一种利用有限集模型预测控制(FCS-MPC)策略的电压跟踪调制新方法,不使用常规策略中的基本电压矢量,而是直接将桥臂功率器件的开关时间作为主要控制量。通过一个开关时间约束条件,将控制模型转换为约束优化问题,并在此特殊的约束下,控制模型的解满足"有限集"条件。以期望的连续电压矢量为预测模型的控制目标,电压控制误差为价值函数,该优化问题可通过FCS-MPC策略进行求解,得到电压跟踪调制结果。该跟踪调制方法的调制度可达到1,其PWM输出的总谐波畸变率显著减小。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性和正确性。

基于滑模变结构的异步电机直接转矩控制系统研究

针对异步电机传统直接转矩控制系统转矩脉动过大,及电机参数变化和负载波动等因素使调速性能变差的问题,提出了用滑模变结构速度调节器代替传统的PI速度调节器,并根据异步电机在同步静止坐标系下的数学模型和滑模变结构理论设计了一种基于转矩误差和磁链误差的滑模控制器,利用获得的参考电压矢量,通过空间电压矢量调制得到逆变器开关控制信号。MATLAB仿真验证了该控制策略能有效减小转矩脉动和磁链脉动,在保证逆变器开关频率恒定的同时,对系统参数摄动和外部干扰表现出较强的鲁棒性。

空空导弹侧向射流与气动舵协调控制技术

通过构建侧向射流与气动舵复合控制弹体的混杂系统动态模型,并推导离散射流信号的Fourier级数,分析了调制脉冲近似阶次对弹体操纵特性的影响,建立了侧向射流装置的连续性模型。基于线性二次型优化理论,并利用有效集算法,对导弹控制器及动态分配算法进行了联合设计。仿真结果表明,导弹对高频射流具有利于线性控制设计的低通滤波特性,所设计的最优控制器与动态分配算法能够充分利用不同类操纵机构的动态特性差异,实现对复合控制系统品质的综合优化。

基于SVPWM控制的UPFC暂态数学模型的研究

引入开关函数的概念,考虑了统一潮流控制器(UPFC)各相桥臂电力电子器件具体的开关状态以及三相电网电压的不平衡因素,建立了可反映UPFC装置内部开关特性和运行机理的UPFC暂态数学模型。该模型能够反映UPFC最终的输入控制量及输出量,并合理地设计了应用于该模型的电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制方案。

UPFC的开关函数动态模型及其控制策略

统一潮流控制器(UPFC)是柔性交流输电系统(FACTS)控制器中极具发展潜力的一种,也是电力系统研究领域中新的热点.利用开关函数模型法,考虑直流电容上的电压波动,建立了UPFC的动态模型;利用空间电压矢量控制技术和坐标变换思想,给出了一种解耦控制策略.为UPFC控制装置的实现,奠定了一定的理论基础.

侧向射流／气动舵复合作用导弹最优控制策略研究

在侧向射流与气动舵共同作用下，导弹自动驾驶仪设计可视为带冗余执行机构的控制分配与控制器综合问题。采用等效控制量概念，建立了侧向射流／气动舵复合控制弹体的混杂系统动态模型。然后，推导了离散射流信号的Fourier级数，分析了脉冲力近似阶次对弹体操纵特性的影响。最后，基于线性二次型优化理论，对复合控制导弹的控制器与控制分配算法进行了联合设计。结果表明，弹体对射流脉冲具有良好的低通滤波特性，所设计的LQR控制器能够兼顾执行机构能耗，实现对过载指令的精确跟踪。

双馈风力发电系统的PWM变流技术

为了研究双馈风力发电系统的双脉宽调制(PWM)变流器的控制策略,分析了双PWM变流器的主电路拓扑,建立了基于三相静止坐标系和两相同步旋转坐标系的数学模型,给出了变流器的电压矢量控制方案。研究了电压空间矢量脉宽调制(SWPWM)技术,并利用逻辑函数的卡诺图化简法来判断扇区。在Matlab/Simulink环境下对其进行了仿真研究,其结果表明双PWM变流器是理想的励磁变频电源。

临近空间动能拦截器神经反演姿态控制器设计

为满足临近空间动能拦截器姿态控制快速性、准确性和鲁棒性的要求,设计了一种自适应神经反演姿态控制器。首先,建立了姿控发动机侧喷干扰模型,并推导了包含质心漂移、参数摄动和外界干扰的三通道强耦合模型;其次,设计了自适应神经反演姿态控制器,为提高控制精度,采用径向基函数(RBF)神经网络对各个通道的不确定项进行估计和补偿,并基于最小学习参数的思想,将神经网络学习参数拟合为一个参数,提高了RBF计算效率,保证了估计的实时性。最后,采用伪速率(PSR)脉冲调制器将设计的连续控制律转化为脉冲控制律,实现了拦截器的变推力控制,并克服了脉冲脉宽调制(PWPF)调制器相位滞后问题。数字仿真表明,所设计的控制器收敛速度快,控制精度高,对强扰动具有鲁棒性。