DAB储能变换器双闭环模型预测控制与PI补偿控制策略研究

针对直流微电网中分布式电源输入输出功率不稳定造成的直流母线电压波动问题,鉴于双有源桥(DAB)储能变换器具有能量双向流动的特点,提出一种基于内模原理的双闭环模型预测控制策略。在分析DAB变换器扩展移相调制原理与特性基础上,重点研究电压外环和电流内环的模型预测控制策略。针对模型预测控制性能依赖电路参数准确度问题,分别从电路主要参数失配对功率传输和直流母线稳压的影响两个角度出发,深入分析模型参数敏感度。最终设置直流母线电压稳态误差灵敏度区,在误差灵敏度区外仅采用双闭环模型预测控制以保证系统的动态响应性能,在误差灵敏度区内采用双闭环模型预测控制和PI补偿控制以消除系统稳态误差。搭建实验平台进行实验验证,结果表明:在系统受到扰动时,DAB储能变换器可实现快速地充放电对系统进行补偿,混合控制策略可快速保持母线电压的稳定,实现系统功率均衡,增强系统抗扰能力。

基于自适应PI模型的压电陶瓷驱动器精密定位方法

由于具备较高的定位精确度,压电陶瓷驱动器在超精密加工、微纳米测试等领域应用广泛,然而压电陶瓷固有的迟滞性严重影响其定位精确度。研究了驱动范围对压电陶瓷驱动器迟滞性的影响,实验得出迟滞性随驱动范围增大而显著。而在压电陶瓷驱动器的实际应用中,驱动范围是其主要的设置参数之一。为此,提出基于自适应Prandtle-Ishlinskii(PI)模型的拟合方法,根据不同驱动范围下获得的迟滞曲线的斜率变化趋势设置分段区间,采用二次规划算法辨识PI模型的权重参数,基于分段区间对迟滞曲线进行拟合,大大提高了拟合精确度。设计基于自适应PI模型的逆模型作为前馈控制器对压电陶瓷驱动器进行迟滞补偿,并搭建基于Labview的实验平台验证了该算法的可行性。实验结果表明,基于自适应PI逆模型的前馈控制器将压电陶瓷驱动器的定位精确度提高至1.8 nm。

补肾调经汤对PCOS模型大鼠PI3K/Akt/mTOR信号通路的影响

目的:分析补肾调经汤对PCOS模型大鼠P13K/Akt/mTOR信号通路的影响。方法:选用SD雌性大鼠,根据随机数字表法将40只SD雌性大鼠随机分为试验组30只(模型组10只、中药组10只、炔雌醇环丙孕酮组10只)和对照组10只。ELISA法检测大鼠血清睾丸素(T)、促黄体生成素(LH)和促卵泡激素(FSH)水平,并行卵巢组织HE染色。Western Blot测定卵巢组织磷脂酰肌醇3激酶(P13K)、蛋白激酶B(Akt)、哺乳动西罗莫司素靶蛋白(mTOR)蛋白的表达。结果:与对照组比较,模型组血清中T、LH含量升高,FSH含量明显减少(P<0.05);与模型组比较,中药组、炔雌醇环丙孕酮组大鼠血清中T和LH含量下降,且FSH含量明显增加(P<0.05)比较;Western Blot结果显示,与对照组比较,模型组中PI3K、Akt、mTOR蛋白表达水平明显降低(P<0.05);与模型组比较,中药组、炔雌醇环丙孕酮组PI3K、Akt、mTOR蛋白表达水平明显升高(P<0.05);与炔雌醇环丙孕酮组比较,中药组PI3K、Akt、mTOR蛋白表达水平无明显差异(P>0.01)。结论:补肾调经汤可以通过调节PI3K/Akt/mTOR信号通路相关蛋白的表达,恢复卵巢正常生殖功能,因此,PI3K/Akt/mTOR信号通路是补肾调经汤治疗PCOS功能障碍的机制之一。

基于模型变结构PI的BLDC电机驱动液压泵的压力控制

在自动变速箱液压控制的应用中,滑阀板液压系统存在控制精度差、多参数耦合、系统模型难以建立等缺陷。文章提出基于模型变结构比例积分(PI)的直流无刷(BLDC)电机驱动液压泵的压力控制策略,将直流无刷电机动态特性好、控制精度高等优点与液压泵结构简单、可靠性好等特点相结合。根据液压泵的转速、流量、压力特性关系和油液温度、黏度、弹性模量等参数建立电机转速比例积分控制模型,通过较易控制的电机驱动占空比信号实现对液压泵输出压力的调节。控制系统通过变结构比例积分控制,消除压力偏差和超调量,提高系统精度。仿真结果表明,变结构比例积分控制具有可行性,而试验结果证明,模型控制的系统响应优于纯比例积分闭环控制,并且具有很好的抗负载扰动能力。

基于改进PI模型的压电陶瓷迟滞特性补偿控制

压电陶瓷执行器的迟滞特性会降低星间激光通信精瞄系统的定位精度,对信标光的捕获以及链路的稳定性造成影响。针对这一问题,通过分析压电陶瓷执行器迟滞特性产生机理,提出一种基于PLAY迟滞算子的改进(Prandtl-Ishlinskii,PI)数学模型及其辨识方法,并利用该模型对压电陶瓷执行器迟滞特性进行前馈线性化逆补偿。并通过实验来验证数学模型和线性化的有效性,实验结果表明,通过对系统输入不同频率下等幅和减幅正弦控制信号来验证前馈逆补偿性能时,改进的模型最大拟合误差均在1%之内,通过前馈模型逆补偿的控制方法可使压电陶瓷驱动的线性度误差由5%减小到1%以内,并且改进PI模型在计算复杂度上由O(n)简化为O(1)。

基于Laguerre模型的过热汽温自适应预测PI控制系统

针对火电厂锅炉过热汽温控制的特点,设计1种基于Laguerre模型的自适应预测PI控制器。该预测控制器采用对时延具有良好逼近能力的正交Laguerre函数模型作为预测模型,利用带遗忘因子的最小二乘法在线辨识Laguerre预测模型的系数,以提高系统适应工况变化的能力;滚动优化指标采用比例积分型结构,以提高系统的快速性和鲁棒性。通过对具有严重参数不确定性、扰动以及大迟滞的电厂过热汽温被控对象进行仿真研究,结果表明该方法能够很好地适应对象特性的变化,且控制系统的性能比常规串级控制系统有较大提高。

PI模型在东北松嫩黑土区土壤生产力评价中的应用

土壤生产力指数模型(Soil Productivity Index,简称PI)的简单实用性使其在国外土壤生产力评价及侵蚀对土壤生产力的影响评价等方面获得了广泛应用,但在中国国内却缺少该模型的系统性介绍和验证性研究。因此,论文在系统介绍PI模型的基础上,以东北松嫩黑土区为研究区,利用研究区17个土壤剖面理化性质数据和作物产量调查数据,比较分析了表土评价法(CI),原PI模型以及根据研究区土壤特性订正过的PI模型(BPI)对土壤生产力的评价效果。结果表明:(1)CI法生产力指数差异小,不易将土壤生产力水平进行分异;PI和BPI模型生产力指数差异大,容易将土壤生产力水平进行分异;(2)3种模型生产力指数与正常年景玉米产量的线性回归结果,BPI模型最好(R2=0.6774,P<0.01),其次是PI模型(R2=0.3357,P<0.05),CI模型较差(R2=0.0865),未通过显著性检验(P>0.05);(3)PI模型对于土壤有机质含量较低的土壤生产力水平出现高估,BPI由于引入有机质含量指标,评估效果明显改善。总体而言,PI模型将一定厚度的土体作为对象综合评价土壤生产力,效果明显优于表土评价法,但在具体地区应用时,应根据当地土壤生产力影响因子的重要性,选择适当指标进行修订。东北地区有机质对作物生长十分重要,引入该指标后明显改善了PI模型对土壤生产力的评价效果。

基于PI指数模型的南方典型红壤丘陵区稻田土壤肥力评价

通过田间采样和室内分析的方法,对南方典型红壤丘陵区稻田土壤44个样品进行检测分析,以pH、有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾为评判指标,运用PI指数模型法对水稻土的肥力质量进行综合评价,探讨该区域的土壤养分肥力水平以及水稻产量与土壤肥力的关系。研究结果表明:(1)本实验区水稻土有机质含量丰富,供氮能力较高,土壤为弱酸性与中性土壤,较适合水稻生长,但其供磷与供钾水平相对较低。(2)各样品肥力指数与实际产量之间的相关系数为0.736**,即水稻产量对土壤肥力呈极显著正相关关系。

基于模糊PI模型参考自适应的高速永磁同步电机转子位置检测

针对高速永磁同步电机转速高、调速范围宽的特点,该文提出了一种模糊PI模型参考自适应(model reference adaptive system,MRAS)观测器,实现了永磁同步电机转子位置检测。此方法将模糊PI调节器应用于模型参考自适应观测器,通过模糊控制器调整PI调节器的比例积分系数,以使PI调节器能在电机很宽的速度范围内都具有良好的动稳态性能,提高了模型参考自适应观测器对高速永磁同步电机转子位置的检测精度。最后,以带有风机负载的4 kW磁悬浮轴承高速永磁同步电机为研究对象进行了Matlab仿真和实验,实现了基于此方法的转子位置检测和速度估计,并分析了转子位置误差产生的来源以及补偿方式,证明所提方法适用于高速永磁同步电机的转子位置检测。

一种基于电源周期平均模型的单相PWM逆变器准PID控制器

提出了一种基于电源周期平均模型的单相PWM逆变器准PID控制器,其来源于对三角波比较控制方法的深入分析,从而为常用PI控制器的参数整定提供了比较严谨的理论公式,使参数整定变得快捷。由于准PID控制器自身已具备比较优越的性能,因此可为中低档逆变器直接采用,或用作高精度智能PID控制逆变器的初始状态,以保证系统启动的稳定性和安全性,并且使智能控制算法能更好地发挥其优势。准PID控制器的提出同时也说明了单相PWM逆变器不适宜使用严格的PID控制器的原因。

基于PI迟滞模型的压电驱动器自适应辨识与逆控制

压电陶瓷驱动器的迟滞非线性特性严重影响了其跟踪定位精度,甚至引起闭环系统失稳.本文采用经典PI模型描述压电驱动器的迟滞非线性,利用自适应投影算法对PI模型的权向量进行在线辨识,并与传统的最小二乘辨识方法进行比较.迟滞PI模型的优点是模型存在解析逆,因此本文对压电驱动器采用自适应逆跟踪控制,利用驱动器的输出位移与参考位移之差使用自适应投影算法在线辨识PI模型的权向量,并计算PI逆模型的权向量和阈值,最终得到要输入的电压值.最后实验结果表明自适应逆跟踪控制比传统的逆模型跟踪控制精度提高了49.8%.

基于多模型PI的STATCOM直接电压控制方法

针对静止同步补偿器(STATCOM)电压控制问题,提出了一种基于多模型PI的STATCOM控制方法。该方法将多模型方法和PI控制方法相结合,控制器采用PI控制器结构,具有结构简单、计算时间短、易于实现等优点。同时利用多模型的方法,来适应不同冲击性负载下接入点电压幅值降低的不同给PI控制器造成的影响,从而满足接入点电压控制的精度与速度。仿真研究表明,多模型PI控制器相比一般PI控制器,具有更强的对于接入点电压变化的适应能力和更高的补偿精度,证明了所提方法的有效性。

压电微动平台的改进PI迟滞模型研究

为了建立既有较高精度又有较快运算速度的压电微动平台迟滞模型,对传统PI迟滞模型进行了改进研究。由于压电微动平台初载曲线前半升程斜率变化较大,而后半升程斜率变化较小,因此,采用非等分域值方法建立了其PI迟滞模型,通过求取所建模型与实测初载曲线误差的最小二范数辨识出了模型的相应参数,实验验证了所建模型的有效性。实验结果表明,在20.7μm的平台最大位移范围内,模型的最大误差为0.71μm,平均误差为0.23μm。

基于PI迟滞模型的单压电变形镜开环控制

压电非线性迟滞导致压电变形镜的开环控制精度及闭环工作带宽降低,限制了其在自适应光学系统中的应用。为克服迟滞影响,提出采用PI迟滞模型描述单压电变形镜的迟滞非线性特性,实现单压电变形镜的高精度开环控制。首先建立PI迟滞数学模型,利用最小二乘法辨识PI迟滞模型的权值,计算出PI逆模型的权值和阈值,从而获得消除迟滞后的变形镜控制电压;接着搭建了基于哈特曼波前传感器的自适应光学测试平台,采用单压电变形镜的环形致动器进行离焦面形的开环控制实验。实验结果表明,经过迟滞消除后变形镜的电压-变形迟滞由9.3%降低到1.2%,离焦面形的开环重构精度提高70%以上,证明该迟滞模型可有效应用于单压电变形镜的开环控制。

串联死区算子的压电微夹钳PI迟滞模型

针对Prandtl-Ishlinskii（PI）模型要求被描述对象的初载曲线为凸函数,且模型与其逆模型都应关于算子中心对称的不足,通过引入死区算子对PI模型进行改进,以使其更好地描述具有非凸、非奇对称的压电陶瓷材料的迟滞特性。基于实测的压电微夹钳初载曲线,采用等分阈值方式,并通过使改进PI模型与实测初载曲线间的误差函数为最小,辨识出改进PI模型的参数,建立了压电微夹钳的迟滞模型。实验结果表明,在微夹钳15.2μm的最大位移范围内,模型误差的变化范围为-0.310～0.156μm,所建模型能很好地描述压电微夹钳的迟滞特性。

基于修正PI模型的晋祠泉域岩溶水脆弱性评价

为有效管理和应用晋祠泉域岩溶地下水资源,需要确定晋祠泉域岩溶地下水保护带。根据晋祠泉域水文地质条件及岩溶地下水特征,在PI评价模型的基础上,增加煤层开采S和人工排泄Ad两个影响因子,构建PISAd指标体系,应用CIM-AHP评价体系,基于GIS技术,对晋祠泉域岩溶地下水脆弱性进行评价。结果表明:晋祠泉域岩溶地下水脆弱性分区面积比例由大到小依次为高脆弱区38.3%、较高脆弱区26.8%、中等脆弱区18.0%、较低脆弱区9.8%和低脆弱区7.1%。高脆弱区主要集中在灰岩裸露区、汾河渗漏段以及煤层带压开采区。

无模型控制器与PI控制器的性能对比分析

通过仿真 ,比较CyboCon无模型单输入单输出控制器、基于鲁棒性能指标设计的PI控制器和基于经验整定方法设计的PI控制器在对象模型精确和模型变化情况下的控制性能 ,得出CyboCon无模型单输入单输出控制器与基于经验整定方法设计的PI控制器在性能上是相同的 。

基于PI模型的阿拉善绿洲节水型种植结构优化

针对阿拉善沙漠绿洲区干旱缺水、农业种植结构单一和土壤质地复杂多变问题,于2013年和2014年进行了滴灌条件下不同灌溉定额和土壤质地的玉米、谷子和油葵种植试验,并依据土壤生产力指数PI对种植结构进行了优化。研究结果表明:均质沙壤土区玉米、谷子和油葵的生产力指数依次为为0.833、0.828 1、0.825 1,非均质土区玉米、谷子、油葵的生产力指数依次为0.729 3、0.767 9、0.809 1;种植结构优化后低灌溉定额水平条件下粮食总产量提高2.8%,总净效益提高7.7元/hm2,高灌溉定额水平条件下粮食总产量可提高0.93%,总净效益提高249.84元/hm2。可见由于土壤质地的差异导致土壤理化性质和水力特性不同,进而影响作物的产量,通过优化种植结构,可以明显提高粮食总产量和总净效益。

补阳还五汤对脑出血模型大鼠脑组织PI3K、Akt、Bcl-2、BAX蛋白表达的影响

背景:补阳还五汤具有出色的神经保护作用,能够高效抑制脑缺血再灌注损伤导致的神经细胞凋亡。目的:研究补阳还五汤对脑出血大鼠血肿周围神经元凋亡的影响及作用机制。方法:将72只成年SD大鼠随机分为假手术组、模型组、补阳还五汤组、银杏叶片组,除假手术组,其余3组建立大鼠脑出血模型,造模后第2天开始,补阳还五汤组、银杏叶片组分别灌胃给予补阳还(kg五汤26 g/·d)、银杏叶片3.5 mg/(kg·d),假手术组及模型组灌胃给予等量生理盐水,连续给药14 d。末次给药后,取脑组织,TUNEL法检测神经元凋亡,免疫组织化学法检测PI3K、Akt、Bcl-2、BAX蛋白表达,干湿重法检测脑组织水含量,伊文思蓝法检测血脑屏障通透性。结果与结论:(1)与假手术组比较,模型组大鼠脑组织神经元凋亡数目、脑组织水含量、伊文思蓝含量及PI3K、Akt、Bcl-2、BAX蛋白表达增加(P<0.05);(2)与模型组比较,补阳还五汤组、银杏叶片组凋亡神经元数目、BAX蛋白表达、脑组织水含量、伊文思蓝含量显著降低(P<0.05),PI3K、Akt、Bcl-2蛋白表达明显升高(P<0.05);(3)结果表明:补阳还五汤可能通过降低血脑屏障通透性,减轻脑水肿,激活PI3K/Akt信号转导通路,进而调控Bcl-2与BAX蛋白表达比值,起到抑制脑出血神经元凋亡、保护脑组织的作用。

基于EL模型的三电平电压型PWM整流器的无源与PI相结合控制方法研究

为了提高三电平电压型PWM整流器的性能,论文提出了基于EL模型的无源控制与PI控制相结合的控制方法。根据三相四线三电平整流器主电路拓扑结构,建立了dq坐标系下的EL模型。基于EL模型,采用注入耗散矩阵的方法,并与PI控制方法相结合,设计了无源控制器。该方法使整流器具有较低的谐波失真、单位功率因数等优点。仿真结果验证了基于无源与PI相结合设计的非线性控制器的可行性。