引入负载扰动观测的Boost变换器定频滑模控制

针对传统线性控制方法下Boost变换器存在系统动态性能差和对负载扰动鲁棒性不强的问题,从功率平衡的角度提出1种定频滑模电流控制方法。首先,利用负载电流观测值计算维持输出电压稳定所需的输入功率;其次,通过控制电感电流调整变换器输入功率,从而将系统的状态轨迹限制在对负载扰动具有不变性的滑模面上,保证系统大信号稳定并提升其动态性能;最后,基于等效控制原理,通过PWM技术实现等效滑模控制,避免了传统滑模控制中存在的抖振及开关频率不稳定问题。在Simulink中对Boost变换器负载阶跃变换的工况进行仿真,将所提方法与传统线性控制方法对比。结果表明,采用所提方法,系统的动态性能更好,且能保证系统在负载大范围扰动下的大信号稳定。

独立充放时序SIDO开关变换器电流型变频控制技术

单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO)开关变换器工作在共享充放时序下存在电感电流纹波大、输出支路间交叉影响严重以及电路参数宽范围变化下控制电路不能正常工作等问题.为此,提出一种独立充放时序电流型变频控制(current-mode variable frequency control,C-VF)技术.首先,具体描述变换器在连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)下的工作原理,并推导主电路开环传递函数;进一步构建闭环小信号模型,推导闭环交叉阻抗,详细分析不同输出电压及负载电流下变换器的交叉影响特性;最后,通过仿真和实验进行验证.研究表明:相较于共享充放时序,独立充放时序C-VF CCM SIDO buck变换器减小了交叉影响,改善了负载瞬态响应性能;当两支路负载电压不等时,减轻某一支路负载可以降低该支路的交叉影响;当两支路输出电压相同但负载不同时,重载支路对轻载支路的交叉影响更小.

基于KUKA工业机器人的智能制造产线包装系统设计及优化

研究了成品工业机器人以工站形式集成于智能制造产线的设计方法。以文创笔筒智能制造产线为例,设计了基于KUKA六轴工业机器人的包装系统,该系统以工业机器人为核心设备,配以PLC、感知元器件等,共同完成笔筒产品的商业化包装。系统的结构组成、作业流程、KUKA机器人在系统中的控制模式及程序框架对生产线上包装自动化系统的开发具有广泛适用性。此外,有效解决了低刚度包装盒的压盖干涉问题,将包装成功率由50%提升至96%,且不更改包装类型、不增加包装成本,对同类型包装作业有较好的参考价值。

电务卡控模式下车站CTC数据文件一键换装系统的实现

针对铁路运营线路调度集中(CTC,Centralized Traffic Control)系统改造时,数据文件换装效率低、可能出现天窗点外作业的问题,设计了电务安全卡控模式下车站CTC数据文件一键换装系统,运用gSOAP(Genivia Simple Object Access Protocol)、多线程技术、双机文件服务器的存储方法、CRC32算法对数据文件进行校验等关键技术,实现了电务安全卡控模式下CTC数据文件的一键换装功能。该系统已在多个铁路局集团公司推广应用,在电务安全卡控模式下使用该系统进行车站CTC数据文件同步换装作业,从源头上确保了换装作业过程的安全,进一步提高了换装作业的质量和效率,取得了良好的应用效果。

基于指数趋近率的液压机泵控伺服系统滑模控制

滑模控制方法具备较强鲁棒性,控制器结构也较简单,被广泛应用于泵控电液伺服液压系统上。在分析泵控系统原理的基础上,为克服传统PID控制很难抵抗较强外部干扰力的缺点,泵控伺服系统建立指数趋近律滑模控制器,建立泵控伺服系统MATLAB/Simulink仿真。研究结果表明:正弦信号跟踪下,滑模控制最大稳态跟踪误差与PID相比降低83.4%,同时控制器IMSE指标相对PID控制器发生了显著降低。该研究有助于提高液压机运行效率,对提高产品质量具有一定的指导意义。

基于VSG的接口变换器参数模糊自适应控制策略

虚拟同步发电机(VSG)控制在下垂控制的基础上,引入了同步发电机的转动惯量和阻尼系数,改善了系统的动态频率响应特性,提高了交直流混合微电网的抗扰动能力,但同时忽略了一定的动态调节性能。针对这一问题,提出一种基于VSG的接口变换器参数模糊自适应控制策略。该控制策略能够降低系统在振荡过程中的超调量,进一步提升系统在面对扰动时的动态调节性能,且更具灵活性。首先,基于交直流混合微电网的瞬时功率平衡关系,给出接口变换器VSG控制策略;其次,建立整个闭环控制系统的小信号模型,分析关键参数对系统稳定性的影响;然后,基于模糊控制设计虚拟惯量和虚拟电容的自适应控制策略;最后,通过实验验证了所提控制策略的可行性与优越性。

永磁同步电机改进滑模无位置传感器控制

永磁同步电机运行在中低速时采用传统滑模控制存在较大误差,基于滑模控制算法在确保稳定性的情况下,将自适应滑模控制器结合高频正交信号注入法,提高电机低速运行时转子定位精度。针对永磁电机高速运行时采用传统滑模控制在负载突变时转速波动超调量大的问题,改进设计一种超螺旋滑模观测器,优化改良电机运行时的动态响应。使用李雅普诺夫稳定性判据对改进后的滑模观测器进行了稳定性分析,仿真验证,改进的滑模观测器控制策略能够提高包括零低速在内宽速度范围的转子定位精度和控制系统鲁棒性。

智能网联试验场环岛智慧管控策略应用研究

文章通过分析智能网联试验场环岛测试场景车辆到达模型,研究了环岛信号控制的三种模式,建立了智慧管控策略信号配时模型,运用目标函数最优解的方法,得出单一信号控制、左转两部信号控制及左拐独立信号控制环岛的通行能力。研究结果表明,在车流量较大时,左转两部信号控制及左拐独立信号控制的配时方案能够显著解决环岛拥堵问题,证明了环形交叉口信号控制策略的有效性。

叠加放行信号控制方式适用条件及效益评价

在不考虑右转机动车通行相位的前提下,按照同一相位内不同方向交通流不冲突原则,得到了叠加放行4种基本相位相序方案,并分析了不同相位相序方案流量比适用条件及其它相关影响因素。根据叠加放行相邻相位交通流特点,给出了叠加放行各个相位关键车道组流量比、周期相位损失时间、信号周期确定方法,在此基础上建立了相位有效绿灯时间算法模型。采用最小信号周期、关键车道组总流量比等参数指标,对单口放行、对称放行、叠加放行3种信号控制方式效益进行了评价。最后结合实例,运用理论计算及VISSIM软件交通仿真两种方法,进一步验证了叠加放行信号控制方式在缩短信号周期、减少交叉口交通延误等方面发挥出的作用。研究结果表明:当交叉口进口车道流量比符合一定条件时,采用叠加放行信号控制方式,周期相位数增加但周期损失时间不变,而且通过灵活选取相位相序方案组合形式,可以充分利用道路时空资源,有效提高交叉口的通行能力。

并联DC-DC变换器网络控制系统的信号量化研究

针对并联DC-DC变换器网络控制系统(NCS)因无法及时处理冗长信号而导致系统均流输出性能较差的问题,结合滑模控制(SMC)策略提出一种NCS均匀量化设计方法。以并联Buck变换器为例,首先设计了其主从均流SM控制系统;后在连续域内对含SMC的NCS进行均匀量化设计,并根据量化误差分析了系统的稳定性能;再考虑到变换器在实际数字控制系统中的应用,采用零阶保持器研究了均匀量化SMC系统的离散化效应并给出了稳定性条件;最后,利用仿真分别分析了连续和离散域中不同参数条件下系统的输出性能,得到当量化步长与采样时间分别取0.1与0.1 ms时系统输出性能最优,并在该最优参数下进一步通过实验证明,所设计均匀量化SMC系统能够将并联Buck变换器的输出电压与均分电流稳态误差分别控制在0.117 V与0.008 A内,验证了所提设计方法的正确性。

基于VMD和MPC的电动汽车-火电机组联合调频控制

合理的调频指令分配策略以及有效的指令跟踪控制方法是利用集群电动汽车(aggregate electric vehicle,AEV)联合火电机组开展调频控制、改善调频质量、提高调频经济性的关键。基于此,文中提出基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)和双层模型预测控制(model predictive control,MPC)的AEV参与系统调频控制策略。首先,设计AEV联合传统火电机组的频率协调优化控制结构,建立火电机组及负荷频率控制模型,同时将AEV转化为虚拟调频单元,构建在AEV参与下系统单区域多机组负荷频率控制模型;然后,利用VMD将电网调频指令信号分解为含不同频率成分的本征模态函数,整合高频分量作为AEV的调频指令,低频分量作为火电机组群的调频指令,并通过双层MPC分别在AEV和火电机组群内部实现调频指令的优化再分配及跟踪控制;最后,对所提控制策略进行仿真验证。结果表明所提控制策略可实现对系统频率的有效调节,且兼顾了调频的经济性和动态性能。

基于关键本征模态函数的道路交通信号控制时段划分方法

交通信号控制是缓解城市交通拥堵的重要手段,时段划分是信号灯控交叉口多时段控制的基础,合理的划分方法有助于提高信号控制效率。对于固定配时的信号灯控交叉口,传统时段划分方法主要借助于路口历史交通流量数据,依据人工经验或者简单聚类算法,直接进行时段划分,未能充分考虑交通流的时序性和随机性问题,不利于交通控制整体效益。综合考虑交通流中随机因素和时序性对时段划分的影响,本文研究了基于经验集合模态分解和有序聚类的时段划分方法。利用集合经验模态分解处理交叉口流量数据,提取了若干个本征模态函数及1个余项。借助皮尔逊相关系数分析原始流量数据、本征模态函数、余项这三者之间的关系,优选与原始流量相关性最高的本征模态函数或余项作为交通流的关键成分,使用关键成分代替流量数据进行有序聚类,完成时段划分。通过寻找不同分割个数下最小损失值突变点,获取最佳分割数,并得到最佳方案。以广东省中山市一个路口为案例对本文提出的时段划分方法进行算例分析,VISSIM仿真结果表明:(1)相比于现状,提出的方法在工作日和非工作日分别能提高路口通过车辆数11.32%和2.62%,缩短排队长度18.67%和12.02%;(2)非工作日车均延误减少6.80%,停车延误减少5.87%,工作日车均延误和停车延误变化不大。

在线式UPS前级整流器恒流恒压双模式控制策略

双变换在线式不间断电源(uninterruptible power supply,UPS)采用蓄电池与直流母线直连的拓扑结构,并将前级整流器和蓄电池直流充电器整合为一体,架构紧凑、系统转换效率高。针对该类型UPS前级电压型整流器提出了一种恒流恒压双模式控制策略,其中恒流模式下实现对蓄电池的恒流充电,恒压模式下保持直流母线电压稳定,建立了蓄电池与后级负载并联时的整流器小信号模型,给出了控制环路关键参数设计方法,最后通过10 kW整流器原理样机对所提出的双模式控制策略有效性开展了试验验证。结果表明:在所提出的控制策略下,在线式UPS前级整流器均可实现输入电流的高功率因数,网侧功率因数大于0.99。

超短波宽带信号侦察控守技术研究

设计了一种超短波宽带信号侦察控守接收技术,能够实现对指定频段范围内无线信号的实时侦察和控守解调。对信号进行自主检测,识别出其中的有效信号,提取参数特征,估计出信号的频率、带宽、信噪比、信号电平、出现时间、符号速率和调制方式等。并可对指定信号进行采集、控守和盲解调,自主完成盲信号的频率和相位同步。

数据赋能下的道路交通信号控制

信号控制已具备高联网化、控制多元化、能力服务化的特征,但面对道路感知设施建设,还未形成对数据的体系化应用能力.本文围绕信号控制进行数据应用的探讨,提出大数据环境下的数据需求,同时为微观、中观、宏观三个层面的数据分析提供基本分析思路;结合信号控制业务阐述数据分析对控制策略与控制模式的影响与关联,作为多目标和多场景下道路交通信号控制优化的参考.

一种增益可调的集成运算放大器设计

基于东部高科0.18μm的CMOS工艺设计一种可通过增益控制开关调节输出波形放大倍数的集成电路。设计采用全差分信号输入的方式以提高共模抑制比,以全差分方式输出信号便于后续电路进一步处理。在运算放大器输出端使用无源电阻元件形成负反馈网络,通过数字信号开关控制接入该网络的电阻大小,和运算放大器前级输入电阻一起形成不同的增益放大网络,得到需要的放大倍数。电路经仿真实验验证可应用于触觉驱动传感器芯片,为用户提供更为良好的触觉体验。

基于广域信息的电力系统阻尼控制器反馈信号选择

广域阻尼控制器(WADC)是抑制电力系统区间低频振荡模式的一种新技术,区别于传统的本地控制器设计,存在大量的不同种类反馈信号之间如何选择的问题。文中提出以WADC单位控制输出量获得最大阻尼为目标,基于线性系统的理论推导得到了用于WADC广域反馈信号选择的主模比指标,并且给出了基于Prony辨识的可用于复杂系统中的主模比计算方法。在2006年南方电网交直流混联系统中,通过特征值分析和时域仿真验证了最大主模比指标的有效性。

基于滑模直接转矩的PMSM实验平台设计与实现

为开展机器人用永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)高性能控制策略实验研究,开发了基于数字信号处理器(digital signal processing,DSP)的PMSM实验平台,并分析了基于滑模变结构的直接转矩控制策略。该实验平台由硬件系统和软件系统两大部分组成:硬件系统包括驱动单元、光耦保护单元、整流滤波和逆变电路等;软件系统包括基于Labview开发的上位机监控界面及基于MATLAB/Simulink的代码生成程序。使用该实验平台进行实验可实时观察电机动态,在线调试参数,极大地提高了实验效率。试验结果表明,该实验平台运行稳定,对于开展永磁同步电机高性能控制策略具有重要价值。

客运专线列车速度-间隔控制机理与计算

给出了制动率、制动距离、作业时间等参数取值和最小追踪间隔的计算公式.不同的全制动距离阶段划分方式及其设备配置决定了高速客运专线信号控制及列车运行方式.列车的速度-间隔控制采用一次制动模式曲线方式并以速度分级模式曲线方式作为备用模式.缩短同方向列车到站追踪间隔是缩短追踪间隔的关键.对于速度大于250 km/h的旅客列车,通过进站提前减速,用一次制动模式曲线方式能够实现3 m in追踪间隔.在客货混线运行条件下,当车站到发线有效长不大于1 200 m,咽喉区长度不大于800 m,120 km/h的货物列车制动率0.8时,能够实现5 m in追踪间隔;200 km/h旅客列车采用制动率为0.6即能实现4 m in追踪间隔.

参与AVC调节的STATCOM电压控制策略设计与仿真

研究了静止同步补偿器(STATCOM)参与自动电压控制(AVC)调节的控制策略。提出了基于系统电压变化、电网故障判断等信息的一系列STATCOM控制模式及不同控制模式的逻辑判断标准。设计实现了STATCOM与站内固定电容器组相互协调的一级电压控制策略及STATCOM与远方控制信号相互协调的二级电压控制策略。在一级电压控制策略中,对于不同控制模式的STATCOM,通过使固定电容器组的静态无功功率置换出STATCOM的动态无功功率,从而增大了系统的动态无功功率储备。在二级电压控制策略中,通过STATCOM对远方控制信号的响应,从而实现了STATCOM对非接入点母线电压的支撑。IEEE 39节点系统模型上的仿真结果验证了上述控制策略的合理性。