电动汽车无线充电系统PBC-NDO复合控制器设计与参数优化

针对电动汽车无线充电系统在变电压间歇快速充电过程中由原副边线圈偏移和负载波动引起充电电压不稳定的问题,以及控制器参数大多依靠经验值和试凑法选取的问题,提出一种基于粒子群优化算法的无源控制器(passivity based controller,PBC)与非线性干扰观测器(nonlinear disturbance observer,NDO)相结合的复合控制策略。针对无线电能传输(wireless power transfer,WPT)系统副边DC-DC变换器设计考虑干扰补偿的无源控制器,通过引入非线性干扰观测器对干扰量进行估计,将干扰估计值与无源控制器结合,设计适合电动汽车变电压间歇无线充电系统的PBC-NDO复合控制器,采用粒子群多目标优化算法对复合控制器进行参数寻优,进一步提高控制器的抗干扰性能以及动态响应性能,通过仿真和实验验证该策略的有效性。实验结果表明:复合控制器具有强抗干扰性和动态响应性,充电阶段最大稳态误差偏移率为2%,动态响应时间控制在0.6 ms内。

基于滑模控制器的永磁同步电机矢量控制的研究

传统的永磁同步电机矢量控制性能容易受到电机参数变化的影响,从而产生速度变化超调量不良的结果.本文提出一种将滑模控制器应用到矢量控制中的方法,可有效解决速度超调量大的问题.首先建立永磁同步电机的数学模型,在矢量控制的基础上,结合电机转速和电流的变化,推导出使用指数趋近律来消除抖振的滑模控制器.然后利用SVPWM代替传统的开关表进行逆变控制,并使用MATLAB搭建滑模控制器结合矢量控制的永磁同步电机模型.最后通过改进后的系统与传统矢量控制系统进行对比,确定滑模控制器的优越性.结果表明,滑模控制器结合矢量控制方法下的永磁同步电机的抗干扰能力得到了有效的控制,超调问题也得到了有效的改善,证明了滑模控制器的永磁同步电机矢量控制的有效性.

基于预测误差法的无人机安全控制器设计

具备安全性的无人机控制器是保障无人机作战完整性的重要因素之一,该控制器能够在安全的界限范围内控制无人机的飞行性能。针对无人机的安全控制器的设计问题,首先,对无人机的闭环控制系统进行分析,并采用非参数预测误差估计的方法对闭环控制系统中的执行机构模块进行辨识,以证明辨识得到的模型与实际模型无偏;其次,阐明了无人机安全性的含义,并在闭环控制系统的辨识模型的基础上,对无人机的安全控制器进行了设计;最后,以无人机飞行姿态角中的俯仰通道为例,对安全控制器性能进行了仿真验证。实验结果证明了无人机安全控制器的有效性,能够将无人机的飞行性能控制在安全范围内,为飞行安全提供保障。

比例减压阀控制器硬件性能的影响因素和优化设计

比例减压阀是工程机械装备液压系统的压力控制元件,其压力控制性能直接受到控制器性能的影响。以比例减压阀用控制器为研究对象,建立控制器数学模型和整阀模型。然后,分析电阻、电感、频率和占空比对控制器输出电流大小和纹波的影响。其次,采用正交设计的方法,以电流、电流纹波为指标,综合考虑电阻、电感、PWM频率、PWM占空比等影响因素,优化设计控制器关键参数。最后,结合比例减压阀实物,验证优化后控制器的有效性。结果表明:控制器优化前的误差约为2.9%,控制器优化后的误差约为2.5%。研究成果为高性能比例减压阀研制奠定理论基础。

孤网模式下水电机组自适应最优PID控制器设计

为确保孤网模式下频率稳定性,水电站通常采用参数较小的固定PID(F-PID)控制,导致调节速度慢,难以实现全工况最优控制.针对这一问题,设计了一种基于改进灰狼优化算法(IGWO)和反向传播神经网络(BPNN)的水轮机调节系统(HTRS)自适应变PID控制器(V-PID),以在全工况下获得最优调节效果.首先,搭建高精度的HTRS仿真平台,并按水头和导叶开度变化范围划分工况.然后基于Hopf分岔理论确定各工况下PID参数约束条件及最大值.进一步,采用基于PID参数最大值数据集、综合ITAE指标和非线性收敛因子的IGWO计算出各工况下最优PID参数,并以最优PID参数作为BPNN样本数据,通过训练得到自适应V-PID控制器神经网络模型.最后,以某实际水电站为例,验证了V-PID控制器效果.仿真试验表明:基于V-PID控制器的非线性HTRS模型可根据工况变化在线自动调整PID参数,以结构简单、易实现为前提,实现了孤网模式下水电机组全工况最优控制.

半导体气体流量控制器原位校准装置研究

半导体制造需使用多种气体用于沉积、光刻等工序,气体流量控制的精度直接影响加工质量。而流量控制器需要经常检测和校准以确保其工作性能。半导体设备和工艺的特殊性决定了流量控制器只能进行原位校准。为解决流量控制器的原位校准问题,根据半导体设备的特点提出一种基于动态pVTt方法的流量控制器原位校准装置,基于CFD仿真对固定容器充气后的非稳态流场进行计算,并预测流场稳定后的平均温度,从而实现充气气体流量的快速检测。通过与高精度流量校准装置对比,装置可以实现N2介质50~50000 mm^(3)/s的流量校准,精度优于0.5%。

基于三有源桥串并联潮流控制器的双极直流配电网主动限流策略

直流潮流控制器是解决环网式直流配电网的线路潮流不完全可控的有效技术手段。然而,现有方法未能充分发掘其在故障限流中的潜力。该文建立了三有源桥串并联潮流控制器(triple active bridge power flow controller,TAB-PFC)的故障模量分析模型,提出一种基于TAB-PFC的双极直流配电网主动限流策略。首先阐述了TAB-PFC的限流原理,提出基于TAB-PFC的主动限流控制策略。然后对TAB-PFC不同故障阶段进行建模,并计及极间互感构建含TAB-PFC的双极直流配电网故障模量等效模型。在此基础上,分析不同参数对TAB-PFC的限流能力的影响,为其参数选取提供依据。在MATLAB/Simulink搭建了含TAB-PFC的双极直流配电网模型,验证了所提主动限流策略的有效性及故障等效电路模型和参数分析的正确性。

相关噪声激励下含时滞分数阶PID控制器系统的稳定性和随机分岔

该文研究了相关白噪声激励下,含时滞分数阶PID控制器广义DVP系统的稳定性和随机分岔问题.根据均方最小误差原理得到时滞分数阶PID控制器的近似表达式,从而将系统转化为等价的整数阶系统.依据奇异边界理论和动态系统不变测度的Lyapunov指数分析了系统的稳定性及随机D-分岔行为.利用随机平均法求得系统幅值的稳态概率密度函数,并分析含时滞分数阶PID控制器分数阶积分数、分数阶微分数、时滞以及噪声相关系数对系统发生随机P-分岔的影响,结合Matlab发现,改变其分数阶积分数、分数阶微分数和时滞均会导致系统发生随机P-分岔,而噪声相关系数则不会导致系统发生随机P-分岔.

电动汽车电机控制器母线自生高压纹波测试系统开发

在电动汽车动力系统中,控制器母线自生高压纹波过高会影响控制器输出电压稳定性,影响电机的转速和扭矩控制,进而影响车辆的整体性能和行车平顺性。为测试母线高压纹波,搭建能模拟实车运行环境的硬件系统,利用LabVIEW开发了一套能自动测试并实时记录保存数据的系统;通过该系统进行母线自生高压纹波测试运行试验,测试控制器的高压稳定性,并验证了测试系统的可靠性。

基于FPGA的TTCAN总线控制器的设计与验证

为了提高控制器局域网络(controller area network,CAN)通信的实时性,文章基于时间触发CAN(time-triggered CAN,TTCAN)协议,采用verilog硬件描述语言设计实现TTCAN总线控制器。该控制器可在经典CAN模式与TTCAN模式之间进行切换,同时兼容可变速率CAN(CAN with flexible data rate,CAN FD)协议下的高速通信。实验结果证明,相较于经典CAN总线控制器,该TTCAN总线控制器能够减少在高总线负载率下周期性报文的发送延时,在全波特率范围内且总线负载率大于等于60%的情况下,能够减少75%以上的CAN报文发送延时。

智能座舱域控制器FPD⁃LinkⅢ检测系统设计

随着汽车电子技术的进步,FPD-LinkⅢ作为高速串行视频传输接口,正广泛应用于智能座舱系统。为对其进行检测,提出一套基于DS90UB948解串芯片的FPD-LinkⅢ视频处理方案。系统采用ZYNQ作为处理核心,对解串芯片输出的并行信号进行图像压缩拼接和输出,输出的拼接视频流用于实时显示。采集的单路图像用于质量检测,通过图像相似度算法进行定量分析。实验结果表明:系统可正确接收、处理三路FPD-LinkⅢ视频流,拼接图像连贯流畅,采集图像清晰;并且SSIM图像相似度算法可准确定位异常通路,满足了FPD-LinkⅢ的质量验证要求,为构建高阶智能驾驶仿真测试平台的图像采集与传输提供了技术支持与保障。

基于国产芯片的新一代风力发电机组主控制器的研制

针对当前风力发电机组主控制系统存在的自主安全问题、控制器数据处理及计算能力较弱的问题,提出研制一款基于国产芯片的新一代风电机械自动化控制系统专用边缘控制器。在分析并确定拟研制边缘控制器的软硬件、组态工具及技术参数的需求基础上,围绕研制目标进行基于国产芯片的风机边缘控制器总体方案设计和研制工作。经对研制出的边缘控制器进行试验测试,验证了该边缘控制器各项性能稳定,系统响应时间远短于行业内普通控制程序执行周期。通过对边缘控制器进行功能测试,验证其I/O模块、通信等功能是否运行正常。在风电机组启动和停机过程中,主控系统对电机转矩的控制快速精准,实测目标曲线与实际曲线高度吻合,验证了主控系统的实用性和有效性。该边缘控制器的研制可为我国风力发电机组主控系统实现国产自主可控提供重要参考,也可为风电场未来实现智慧化运营提供一条可行技术路线。

面向“花瓣型”配电网的旋转潮流控制器两阶段转速功率控制策略

随着有源配电网建设的迅猛发展,“花瓣型”配电网已成为主流供电结构,为保障配电系统的安全供电,应当进一步研究适用于有源配电网的功率控制方法。电磁式旋转潮流控制器(RPFC)是有源配电网功率控制的一种可行方案。该文首先构建了基于瞬时无功理论的RPFC稳态功率解耦控制模型,然而由于旋转移相变压器转子位置角的协调控制难点,难以实现功率稳定控制;然后,通过伺服电动机两阶段转速控制和转速协调方案实现两转子角的稳定、无差控制,满足高精度、高可靠性和快速响应的功率调节需求;最后,研制了380 V/40 kV·A的RPFC样机及实验平台,并进行了功率调控和功率均衡实验。结果表明,所提控制方案能够在s级实现调控,且控制精度保持在4%以内,具有良好的动、静态性能,能够满足未来“花瓣型”配电网的柔性合环运行。

基于三相锁相角和比例谐振控制器的谐波控制

本文主要介绍了充放电测试设备谐波电流控制,现场升级了设备的硬件滤波和软件控制,软件上使用了三相锁相角控制和比例谐振控制器控制策略,最终实际运行结果表明:设备能够满足客户谐波电流的要求,成本低,控制效果好,高效节能,具有很好的应用前景。

基于AUTOSAR的车载域控制器应用软件开发方法

AUTOSAR逐渐成为各整车厂和零部件供应商的主流开发架构并应用于车载域控制器应用软件开发中,但其开发流程还不够完善,缺少通用、全面且高效的应用软件开发方法。为了解决该问题,基于AUTOSAR的基本理论,阐述了AUTOSAR的系统架构及相关接口,提出了从ARXML文件提取数据字典内容、生成接口模型、控制模型搭建、模型代码生成和应用代码释放的全部过程。所提出的车载域控制器应用软件开发方法,每个环节均采用成熟开发工具或编写自动化脚本实现,保证方法通用性的同时,可以保证软件的开发质量,提升软件开发效率,从而降低开发成本。

可编程控制器输出端口扩展的探索

【目的】解决可编程控制器外围触点在工业现场自动化生产线上触点数不够用的问题,提高PLC的利用效率。【方法】以三菱可编程控制器外围触点Y为例,运用可编程控制器原理,探索运用PLC功能指令,优化程序设计。利用PLC功能指令,编写的程序允许程序段出现双线圈;同时,在PLC输出接口(如Y0)利用继电接触器控制原理,实现同一端口有多路输出,解决工业现场多台设备控制输出触点数不够用的问题。【结果】可编程控制器输出端口扩展编写程序段指令直观、简单、灵活、方便,可以提高PLC设备端口的使用效率,即驱动四台(或更多台)设备工作。【结论】可以精确实现PLC输出端口多功能运行效果,PLC其他端口同样也可以这样处理。

基于OptiStruct的电机控制器NVH分析与设计优化

针对某电驱总成异响问题,运用AltairOptiStruct软件进行声学分析及结构优化。首先建立自由场下声学分析模型,确定NVH问题产生的原因是电机控制器上盖的模态频率较低造成电机控制器与电驱系统的共振频率耦合。然后通过增加质量块等方式进行控制器结构优化。最后,通过试验验证有效性。验证结果表明:优化后的结构可以有效降低部分频率下的噪声,优化后的电机控制器NVH性能满足设计要求,顺利通过NVH试验。

技术驱动下智联域控制器系统与GNSS卫星定位的降本增效及思考

新能源汽车市场的竞争愈加激烈,汽车成本和价格是决定汽车销量的决定性因素之一。智联域控制器系统作为新能源汽车实现GNSS卫星定位和网络通信的关键零件,其重要性日益凸显。文章以智联域控制器系统为例,研究了在技术驱动下的降本增效迭代方案,在不影响性能的前提下,降低零件成本,提高新能源汽车市场竞争力。

网络型液压支架电液控制器在煤矿中的应用

网络型液压支架电液控制器由液压支架控制器、电磁阀驱动器和隔离耦合器构成,以实现液压支架的远程通信和姿态调控功能。通过煤矿实际现场操作的姿态高度误差实验得出,控制器控制高度与人工实操高度之间的差异小于45 mm;通过煤矿环境的通信稳定度实验得出,安装网络型液压支架电液控制器后,通信稳定度提升了3%,从而证明网络型液压支架电液控制器设计在提高姿态控制能力和稳定网络通信方面的重要作用。

PLC可编程逻辑控制器在污水处理中的应用研究

随着我国人口增长和城市水资源需求的上升,废水处理成为日益重要的环节。传统废水处理方法存在多种不足,促使了自动化技术的引入和改进。本文重点探讨了PLC可编程逻辑控制器在污水处理中的应用,分析了PLC的技术特点、分类及其在自动化控制系统中的作用。详细描述了基于PLC的污水处理自动化控制系统的设计目标、工作原理、硬件设备和程序设计。此外,本文还介绍了PLC在电力监控系统和污水处理厂运行过程中的具体应用,展示了其在提升自动化水平和效率方面的重要作用。