A Fuzzy Adaptive Algorithm Based on“Current”Statistical Model for Maneuvering Target Tracking

The basic"current"statistical model and adaptive Kalman filter algorithm can not track a weakly maneuvering target precisely,though it has good estimate accuracy for strongly maneuvering target.In order to solve this problem,a novel nonlinear fuzzy membership function was presented to adjust the upper and lower limit of target acceleration adaptively,and then the validity of the new algorithm for feeblish maneuvering target was proved in theory.At last,the computer simulation experiments indicated that the new algorithm has a great advantage over the basic"current"statistical model and adaptive algorithm.

An Adaptive Single Neural Control for Variable Step-Size P&O MPPT of Marine Current Turbine System

Marine current energy has been increasingly used because of its predictable higher power potential.Owing to the external disturbances of various flow velocity and the high nonlinear effects on the marine current turbine(MCT)system,the nonlinear controllers which rely on precise mathematical models show poor performance under a high level of parameters’uncertainties.This paper proposes an adaptive single neural control(ASNC)strategy for variable step-size perturb and observe(P&O)maximum power point tracking(MPPT)control.Firstly,to automatically update the neuron weights of SNC for the nonlinear systems,an adaptive mechanism is proposed to adaptively adjust the weighting and learning coefficients.Secondly,aiming to generate the exact reference speed for ASNC to extract the maximum power,a variable step-size law based on speed increment is designed to strike a balance between tracking speed and accuracy of P&O MPPT.The robust stability of the MCT control system is guaranteed by the Lyapunov theorem.Comparative simulation results show that this strategy has favorable adaptive performance under variable velocity conditions,and the MCT system operates at maximum power point steadily.

基于FPGA的PMLSM三矢量模型预测电流控制IP核设计及硬件在环验证

为了提升永磁直线同步电机(PMLSM)电流控制的稳态性能和执行速度,同时降低资源消耗,基于现场可编程门阵列(FPGA)设计了一个三矢量模型预测电流控制(TV-MPCC)知识产权(IP)核,并利用FPGA在环可视化验证方法,建立了一个PMLSM的TV-MPCC IP核验证系统。通过Simulink对TV-MPCC策略进行算法级仿真,并优化了基本电压矢量的作用顺序;采用并行与资源共享硬件优化技术设计并封装了一个TV-MPCC IP核,并对其进行了功能仿真;将设计部署在FPGA芯片XC7Z020CLG400-2上,利用FPGA在环可视化验证平台进行实验研究。结果表明,TV-MPCC策略下d、q轴电流跟踪误差和电流脉动均降低90%以上;FPGA工作在100 MHz下,实现一次算法的时间为0.62μs,仅为软件PyCharm执行时间的0.414%。

悬吊康复机器人设计与电流跟踪控制仿真分析

设计了一种悬吊康复机器人,可以满足不同脑卒中患者的差异化减重需求,用于患者的平衡步态训练。对悬吊康复机器人进行机构设计,悬吊机构采用磁粉离合器驱动,并设计驱动电路。为提高输出电流的稳定性,提出反向传播神经网络比例积分微分控制,对悬挂康复机器人输出电流进行跟踪控制。通过电流跟踪控制仿真分析,验证了设计的合理性。

含实时电流补偿的开关磁阻式机电作动器自适应PI控制

针对传统控制算法难以克服开关磁阻电机的非线性并有效抑制转向叶片的负载扰动,因而无法对开关磁阻式机电作动器进行快速高精度位置跟踪控制的问题,提出了一种含实时电流补偿的自适应PI控制器。首先,通过负载观测器对作用于转向叶片上的空气动力负载进行实时估算,进而转化为电流环的实时补偿电流来抑制负载扰动的影响;然后,基于开关磁阻电机的转矩电流特性拟合曲线与实时电流反馈值对转速环PI参数进行自适应最优调节,从而削弱了开关磁阻电机的非线性,增强了机电作动器的转速调节性能;最后,通过引入位置前馈环节,有效提高了机电作动器的响应速度和位置跟踪精度。仿真和实验结果表明:相较于传统PI控制器、自适应PI控制器和含前馈环节的自适应PI控制器,所提控制器将开关磁阻式机电作动器的响应速度分别提高了49.3%、44.4%和30%,位置跟踪精度分别提高了54.8%、49.2%和2.9%,从而使得机电作动器具备更强的位置跟踪性能。

双有源桥直流变换器三电平扩展移相控制下电感电流有效值最优跟踪控制策略

多电平双有源桥直流变换器广泛应用于电压传输范围宽的场合,能够减小功率开关电压应力,并提供更多自由度,优化变换器性能。首先,该文提出基于三电平扩展移相控制的三电平双有源桥直流变换器最小电感电流有效值跟踪控制策略,建立三电平扩展移相控制策略下各工作模式下的数学模型,根据拉格朗日乘数法得到各可行域内部最优极值点处移相比之间的相互关系;然后,分析边界最优点,通过比较内部最优极值点和边界最优点处电感电流有效值,得到全局最优工作点;最后,根据传输功率与全局最优工作点处移相比的变化关系,得到全局最优工作点跟踪控制策略,克服寄生电阻和开关损耗对最优工作点的影响。将三电平扩展移相优化调制策略与两电平扩展移相控制、单移相控制以及峰值电流优化控制进行对比实验,实验结果验证了所提该优化策略能够有效减小电感电流有效值并提高变换效率。

一种基于非线性电流跟踪算法的STATCOM相间电容电压平衡控制策略

针对基于级联H桥拓扑结构的静止同步补偿器在传统控制框架下所产生的相间电容电压不平衡问题,采用一种新型混合调制方法并提出了一种全新的非线性分相电流控制策略。首先,基于六模块十三电平级联H桥拓扑结构,阐明新型混合调制的调制原理,并阐述适用于新型混合调制的相内电容电压均衡策略。其次,推导了静止同步补偿器在两相同步旋转坐标系下的控制模型,并分析指出采用dq解耦控制存在的相间电容电压不平衡问题。针对相间电容电压不平衡问题,提出基于三相静止坐标系下的电流分相控制策略,通过Lyapunov稳定性判据第二法推导并设计实现对交流指令电流无差跟踪的非线性电流控制器。最后,在Matlab/Simulink环境下搭建仿真模型。仿真结果表明,所提控制策略在不同条件下均能保持相间电容电压一致和稳定,且具有良好的动态响应特性。

WPT系统双边协同抗饱和控制策略研究

基于脉冲密度调制PDM(pulse density modulation)的双边协同控制使得无线电能传输WPT(wireless power transfer)系统在耦合系数和负载阻抗变化的情况下能够保持最大效率传输,但是在系统启动及电池恒流恒压充电切换时会产生远高于额定值的电流/电压超调。为了解决超调问题,保证电池充电稳定性,提出了一种抗饱和控制策略。首先,基于WPT系统的等效电路模型分析最大效率点跟踪的工作原理;然后,结合WPT系统两侧控制量的协同工作过程,解析系统启动及电池恒流恒压充电切换时的超调现象,给出恒流恒压控制器设计方法,将反计算抗饱和算法与控制器设计相结合,提出抗饱和控制策略;最后,搭建了仿真模型,验证所提出的抗饱和策略能够有效抑制控制器饱和导致的超调,减少系统到达稳态的时间,降低电流/电压的超调带来的元器件应力。

基于改进变步长爬山法的潮流能发电MPPT算法

针对传统变步长爬山法在潮流能发电系统中对潮流流速突变和随机性波动的适应能力较差,易出现扰动方向判断错误和速度追踪过快的问题,在变步长爬山法的基础上提出一种改进变步长最大功率追踪(MPPT)算法。该方法能够准确判断多种最大功率跟踪的情况并采用两次采样点下的功率和转速的变化程度确定下一时刻步长的大小,自动根据获能系数大小进行分阶段调节,实现对潮流流速突变情况的应对,从而实现最大功率的跟踪。在MATLAB/Simulink环境下搭建基于PID控制与自抗扰控制的仿真系统进行仿真试验,结果表明,改进的变步长爬山法不仅能够实现最大功率的跟踪,而且对潮流流速的随机性波动和突变情况的适应能力更强,具有良好的稳态特性。

基于改进GA优化的级联H桥APF神经网络电流跟踪控制

针对基于级联H桥有源滤波器实现谐波抑制时,传统PI控制电流跟踪的抗扰性差以及由于神经网络预测的局域最优造成的电流跟踪预测不准确、延迟大等问题。本文提出了一种改进GA优化的级联H桥APF神经网络电流跟踪控制策略,以改进选择和交叉操作的GA优化神经网络变化因子,提升了预测控制的全局搜索能力和鲁棒性能。仿真验证表明,所提出的控制策略相较于传统PI控制,提升了电流跟踪控制的鲁棒性;相较基于传统GA优化的神经网络控制方法,本文提出的方法跟踪速度提升了约0.04 s,控制误差减小约0.2 A,谐波畸变率降低0.36%。可见,响应速度和控制精度更优,具有更好的跟踪控制能力。

关于有源电力滤波器的综述分析

电力系统逐渐发展成为以电力电子为基础的电力系统,各种电能质量问题的存在,推动了有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)的发展。APF作为综合性电能质量调节器,是一种具备动态谐波抑制和无功补偿功能的新型电力电子装置,其性能优劣与所采用的拓扑结构、电流追踪控制方法等密切相关。为了推广在高压大容量下APF的控制技术,拓宽其应用范围,分类整理了APF拓扑结构,归纳总结了APF的电流跟踪控制技术,将各种控制方法进行了性能对比,并从多个角度阐述了当前所存在的问题,为研究人员提供参考。此外,还简要总结了APF的进一步发展趋势。

基于电流变化率检测技术的无模型预测电流控制

为提高永磁同步电机控制系统定子电流的跟踪响应能力,文章提出一种无模型预测电流控制算法。算法不依赖于电机模型以及定子电阻、电感等电机参数,在一个采样周期内检测2次电流,根据检测的定子电流以及定子电流的变化率,通过简单的运算预测定子电流。在MATLAB/simulink中搭建i d=0矢量控制系统仿真模型,分别验证基于模型和无模型预测电流控制算法,仿真结果表明采用提出的算法,控制系统在暂态和稳态下都有良好的电流跟踪能力。

基于电流跟踪技术的三相输入多相输出矩阵式变换器控制

三相输入多相输出的矩阵式变换器具有体积小、重量轻、功率因数高、可实现能量双向流动的优点,尤其适用于多相交流电机的功率驱动控制。提出了一类基于电流跟踪控制的三相输入多相输出矩阵式变换器控制方法,可在各输出相独立控制的前提下实现三相输入、多相输出。在Matlab/Simulink环境建立了仿真模型,仿真试验结果验证了该矩阵式变换器及其控制的可行性。

模块化串联结构电源系统中两级分组控制的故障检测策略

为保障模块化串联结构电源系统的正常运行,探讨模块化串联结构电源系统中两级分组控制的故障检测策略。该方法通过优化模块化串联结构电源的故障反馈信号接收机制,引入基于最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)的两级分组控制直流孤岛检测技术。同时,设计故障判据,并优化检测结果输出流程。通过实际案例验证,文章提出的方法能够在短时间内精准检测出故障,从而显著提升电源系统的运行稳定性。

Adaptive perturb and observe maximum power point tracking with current predictive and decoupled power control for gridconnected photovoltaic inverters

In order to improve maximum power point tracking(MPPT) performance, a variable and adaptive perturb and observe(P&O)method with current predictive control is proposed. This is applied in three-phase threelevel neutral-point clamped(NPC) photovoltaic(PV)generation systems. To control the active power and the reactive power independently,the decoupled power control combined with a space vector modulation block is adopted for three-phase NPC inverters in PV generation systems.To balance the neutral-point voltage of the three-phase NPC grid-connected inverter, a proportional and integral control is used by adj usting the dwell time of small voltage vectors. A three-phase NPC inverter rated at 12 kVA was established. The performance of the proposed method was tested and compared with the fixed perturbation MPPT algorithm under different conditions. Experimental results confirm the feasibility and advantages of the proposed method.

Nonlinear disturbance attenuation control for four-leg active power filter based on voltage source inverter

Active power filter （APF） based on voltage source inverter （VSI） is one of the important measures for handling the power quality problem. Mathematically, the APF model in a power grid is a typical nonlinear one. The idea of passivity is a powerful tool to study the stabilization of such a nonlinear system. In this paper, a state-space model of the four-leg APF is derived, based on which a new H-infinity controller for current tracking is proposed from the passivity point of view. It can achieve not only asymptotic tracking, but also disturbance attenuation in the sense of L2-gain. Subsequently, a sufficient condition to guarantee the boundedness and desired mean of the DC voltage is also given. This straightforward condition is consistent with the power-balancing law of electrical circuits. Simulations performed on PSCAD platform verify the validity of the new approach.

Peak Current Control Strategy with Extended-State Tracking Compensator for DC-DC in Hybrid Energy Storage System

Because variations of ultra-capacitor voltage and battery voltage generate subharmonic and chaotic behaviors in hybrid energy storage system (HESS) application when a DC-DC converter is under the peak current control, a novel digital control strategy, i.e., peak current control with extended-state tracking compensator, is introduced to deal with the stability. The gains of the control algorithm are selected based on pole locations formulated from the Bessel filter. The simulation results validate that under the peak current control strategy with compensator, the DC-DC converter does not have the subharmonic and chaotic behaviors. The response time under the peak current control with compensator is the same as that under the peak current control. The ripple voltage and ripple current of battery are less. The tracking error of inductor current tends to zero.

新型模型参考自适应的PMSM无差拍电流预测控制

永磁同步电机(PMSM)的无差拍电流预测控制(DPCC)对参数失配非常敏感。在实际应用环境中,由于某些因素的影响,电机参数会失配,严重时会导致PMSM运行故障。为了减小对DPCC的影响,提出一种基于新型模型参考自适应系统(MRAS)的参数分步辨识方法。首先,获得定子电阻和定子电感的参数,并将其作为已知量来辨识转子磁链。等待参数稳定之后,再将辨识结果作为已知量用于辨识定子电感和定子电阻。最后,将辨识出的参数代入DPCC进行改进。实验结果表明,该方法可以解决模型欠秩的问题,并且可以抑制电机参数失配对DPCC的影响,提高动态跟踪性和鲁棒性,具有一定的工程实际意义。

并联级联H桥电源电流跟踪优化与环流抑制的模型预测控制

分布式控制在级联H桥(CHB)变换器并联的电源中可提升输出容量及可靠性。然而,常规分布式控制器可能由于硬件或控制参数的不匹配而导致输出功率不平衡,从而在CHB支路之间形成不稳定的环流,这将导致:①支路电流的稳定性与跟踪性能变差;②均流电抗器易饱和。对此该文提出一种基于Luenberger观测器状态重构的主从模型预测控制,所提策略可以实现参考电流跟踪和环流抑制的控制优化。此外,通过载波可以轻松实现级联H桥交错和并联控制器同步,从而固定开关频率。基于推导出的电流预测模型,当多个并联CHB支路具有不同的输出功率时,可以实现优化的电流跟踪响应并消除环流。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。

海流环境下二关节机械臂动力学建模及其跟踪控制

水下机械臂的水动力性能受海流载荷的影响较大,目前针对水下机械臂控制的相关研究中将水下环境做了静水的假设或将海流载荷仅仅作为一种简单的随机扰动来考虑,控制精度较低.该文分别基于Lagrange法和Newton-Euler法推导出均匀海流环境下二关节机械臂的动力学模型,考虑海流和机械臂的相对运动,引入Morison公式计算海流对机械臂的水阻力和惯性力.基于此动力学模型,利用滑模控制策略实现机械臂理想轨迹的精确跟踪.对比PD(proportional-derivative)控制,仿真结果表明滑模控制具有更优的控制效果.