High-Speed Trains Automatic Operation with Protection Constraints: A Resilient Nonlinear Gain-based Feedback Control Approach

This paper addresses the control design for automatic train operation of high-speed trains with protection constraints.A new resilient nonlinear gain-based feedback control approach is proposed,which is capable of guaranteeing,under some proper non-restrictive initial conditions,the protection constraints control raised by the distance-to-go(moving authority)curve and automatic train protection in practice.A new hyperbolic tangent function-based model is presented to mimic the whole operation process of high-speed trains.The proposed feedback control methods are easily implementable and computationally inexpensive because the presence of only two feedback gains guarantee satisfactory tracking performance and closed-loop stability,no adaptations of unknown parameters,function approximation of unknown nonlinearities,and attenuation of external disturbances in the proposed control strategies.Finally,rigorous proofs and comparative simulation results are given to demonstrate the effectiveness of the proposed approaches.

Quantum speed limit time of a two-level atom under different quantum feedback control

We investigate the quantum speed limit time （QSLT） of a two-level atom under quantum-jump-based feedback control or homodyne-based feedback control. Our results show that the two different feedback control schemes have different influences on the evolutionary speed. By adjusting the feedback parameters, the quantum-jump-based feedback control can induce speedup of the atomic evolution from an excited state, but the homodyne-based feedback control cannot change the evolutionary speed. Additionally, the QSLT for the whole dynamical process is explored. Under the quantum-jump-based feedback control, the QSLT displays oscillatory behaviors, which implies multiple speed-up and speed-down processes during the evolution. While, the homodyne-based feedback control can accelerate the speed-up process and improve the uniform speed in the uniform evolution process.

Asymptotic Tracking Control for Wind Turbines in Variable Speed Mode

This paper presents a variable speed control strategy for wind turbines in order to capture maximum wind power.Wind turbines are modeled as a two-mass drive-train system with generator torque control.Based on the obtained wind turbine model,variable speed control schemes are developed.Nonlinear tracking controllers are designed to achieve asymptotic tracking for a prescribed rotor speed reference signal so as to yield maximum wind power capture.Due to the difficulty of torsional angle measurement,an observer-based control scheme that uses only rotor speed information is further developed for global asymptotic output tracking.The effectiveness of the proposed control methods is illustrated by simulation results.

低载波比下基于状态反馈和大林算法的永磁同步电机高性能电流控制策略

受到功率器件开关频率的限制,高速永磁同步电机驱动系统通常需要低载波比运行,此时系统延时相对很大,对电流环设计要求很高。常规在连续域设计的复矢量PI控制器由于离散化实现存在误差,dq轴解耦不完全,而且扰动传递函数包含电机自身低阻尼比极点,使系统抗干扰能力差,尤其是负基波频率附近的扰动。因此,文中提出状态反馈大林控制算法。首先,利用延时环节电压进行反馈来使系统完全解耦;然后,通过输出电流反馈提升系统阻尼来抑制扰动;最后,对解耦且阻尼后的系统设计大林控制器来提升稳定裕度。实验结果表明,相较于复矢量PI控制器,所提出的状态反馈大林控制器dq轴解耦性能好,电流超调小,系统振荡小,且抗扰能力显著提升。

基于YOLOv5和状态反馈的内燃机转速自动闭环跟踪控制

为了减少内燃机转速自动闭环跟踪控制时间,提出基于YOLOv5和状态反馈的内燃机转速自动闭环跟踪控制方法。通过传感器采集内燃机的转速信息,并结合对应的下降沿关系分析变化信息;分析内燃机的电机结构图,通过电机参数获得转速上限;基于YOLOv5跟踪闭环信息,建构自动闭环策略,通过状态反馈控制转速闭环流程;结合YOLOv5和状态反馈,实现内燃机转速自动闭环跟踪控制。实验结果表明,本文方法的转速跟踪控制收敛时间为13.7s,具有较快的收敛速度。

基于直接转速控制的风电机组最大功率点跟踪策略研究

通过分析各风速下风轮气动转矩特性及发电机在各最大功率跟踪点转矩-转速运行轨迹,依据风电机组在最大功率点上风轮气动转矩与发电机转矩平衡的原理,提出基于发电机电磁转矩的动态最优转速的计算方法,然后以该最优转速为控制目标,设计基于转速偏差的反馈控制器,并做恒转速区与变转速区的控制效果分析。仿真与现场测试表明,该直接转速控制策略可实现最大功率点跟踪,在恒转速区与变转速区具有统一的控制方式,控制逻辑简单实用,有望在风电行业推广,有较好的应用前景。

新能源专用车辆的速度监控策略研究

随着环保需求的增加和新能源技术的发展,新能源专用车辆在我国得到了广泛应用。但是,新能源专用车辆的速度控制策略仍存在研究空白。本文选取新能源专用车辆为研究对象,研究其速度监控策略,首先,根据车辆的动力学模型和驾驶行为模型建立了车速预测模型;然后,设计了一种新的速度控制策略,该策略采用了混合反馈-前馈控制结构,并结合模型预测控制和滑模控制等多种控制方法;最后,在各种典型的驾驶工况下进行了仿真验证。研究结果表明,新的速度控制策略可以有效地改善车辆的速度跟踪性能和能源利用效率,同时还能保证驾驶者的舒适性。该研究为新能源专用车辆的研发和应用,特别是其控制策略的选择和优化提供了重要的参考。

优化储能容量配置的ln基底型VSG自适应控制策略

针对虚拟同步发电机VSG(virtual synchronous generator)自适应控制大范围调节参数导致需要较大储能容量配置的问题,设计ln基底型自适应控制策略以优化储能容量配置。通过对基于速度反馈控制的虚拟同步发电机VF-VSG(velocity feedback control based VSG)进行数学建模,建立VSG在输入功率扰动时与所需储能容量之间的关系,据此分析速度反馈系数、VSG转动惯量和阻尼系数对储能容量的影响,以此设计ln基底型自适应控制策略,避免参数大范围调节,优化储能容量配置。通过仿真实验可知:所提控制策略在暂态性能优良的前提下,降低了9.8%储能容量的配置,验证了所提策略的有效性。

基于微控制器的超声波定位设计

项目设计通过单片机来实现精准控制移动载体。载体设计以四轮小车为模板,选用Arduino作为控制处理器,外围电路连接超声波收发器、直流电机,利用声速、传递时间以及超声波接收器之间的距离,根据三边定位算法将目标位置反馈给单片机,用于控制各电机的转速,实现小车转弯、直行、调速,达到寻找目标并跟随的目的。

基于电喷发动机的液压挖掘机节能控制策略研究

为降低液压挖掘机的能耗损失,对所研究机型挖掘机的被控对象电喷发动机、液压泵进行建模,同时,对基于功率匹配的节能控制策略进行优化设计,运用PID算法和模糊控制算法建立控制过程模型,在确定能耗评价指标后进行仿真。仿真结果表明:新型控制策略在稳定工作点环节响应速度和鲁棒性更好,整体油耗降低2.1%,节能效果明显。

一种改进的高铁牵引变流器反馈线性化控制策略

针对车网系统存在的低频振荡现象,提出一种结合虚拟磁链和滑模观测器的反馈线性化虚拟惯量控制策略,在减少传感器数量的同时,提高系统的鲁棒性。首先,该文分析现有积分器的缺点,提出改进的虚拟磁链观测器,在消除直流偏置影响的同时可以进行滤波;然后,阐述所提控制策略的推导过程,包括反馈线性化控制、滑模观测器、虚拟惯量控制以及虚拟磁链观测器的设计;最后,在Simulink和硬件在环仿真平台中建立车网系统仿真模型,将该文所提控制方式与传统dq控制以及基于滑模观测器的反馈线性化虚拟惯量控制方式进行对比。仿真和实验结果表明,所提控制策略具有更好的静态和动态特性,能有效地抑制低频振荡的发生。

调速阀堵塞故障分析及数字化反馈系统设计

为了研究调速阀阀口堵塞对液压传动系统工作状态的影响机理,基于AMESim软件,建立了调速回路仿真模型,分析节流口不同堵塞程度下的调速阀出口流量及压力波动特性,观察执行元件的速度变化趋势。研究表明由于堵塞引起的通流面积下降使介质流动状态发生改变,从而影响回路及执行元件的工作状况。鉴于此,针对调速阀节流部分设计一种监测流量并可实现自我调节的数字化反馈系统。结果表明在不同程度的堵塞情况下,该反馈系统可以实现流量调控或停止回路工作,因而提高调速回路准确性及调速阀维护时效性。

基于状态反馈的玉米脱粒机液压传动速度控制方法

针对当前玉米脱粒机液压传动速度控制过程中忽视其实时状态反馈,导致玉米脱粒机在外界干扰情况下存在传动加速控制能力下降的问题,提出一种基于状态反馈的玉米脱粒机液压传动速度控制方法。首先,构建玉米脱粒机液压传动模型,对脱粒机的液压传动速度进行测算;然后,设计模糊PID控制器,根据状态反馈增量信息输出控制值调整液压传动速度;最后,构建脱粒机运行观测器,设计脱粒机液压传动状态反馈模块,实现玉米脱粒机液压传动速度控制。实验结果表明:此方法可有效提升玉米脱粒机液压传动速度控制过程的抗干扰能力,提高玉米脱粒机传动加速控制能力。

漂浮式风机变桨距控制方法设计

海上漂浮式风机在风浪联合作用下做变桨控制,会对漂浮式风机的发电功率造成影响。传统的PID变桨控制效果差,存在发电功率波动较大的问题,为此,文中利用美国可再生能源实验室(NREL)提供的FAST软件,建立波浪载荷作用下的漂浮式风机的动力学方程,采用L-M法(Levenberg-Marquardt)对其中的系数进行辨识,并与FAST输出的高保真模型进行对比,验证所建立模型的准确性。其次,利用FAST提供的联合仿真平台设计一种基于遗传算法PID状态反馈的干扰自适应控制的方法,实现漂浮式风机变桨距的稳定控制。结果表明:与基于FAST的变桨距控制相比,基于遗传算法PID状态反馈的干扰自适应控制方法风轮转速的波动较小,输出功率的超调量更小,调节时间较短,更加稳定,而且能够减少漂浮式风机在平动方向和转动方向中横荡的波动,更适合海上漂浮式风机的变桨控制。

发动机-变量泵功率匹配极限负荷控制

根据负荷多变工况条件下发动机—变量泵系统的节能要求,分析了发动机功率极限负荷的控制机理;运用转速传感控制原理,提出了变量泵随发动机功率变化进行功率匹配的动态调节方法;给出了发动机—电比例控制变量泵功率匹配控制方框图,推导出系统控制调节传递函数。实验证明:外负荷变化时变量泵吸收功率与发动机输出功率基本匹配,发动机无须功率储备就可以保持正常工作,节能效果明显。

液压挖掘机分阶段功率匹配控制技术

为了降低液压挖掘机作业过程中的能量消耗,根据挖掘机作业循环阶段及作业对象的不同,合理设定发动机工作点,提出基于最大加速度的工作点切换控制策略,实现发动机工作点的快速切换。通过制定转矩反馈与转速反馈协同控制的策略,保证挖掘机相同工作阶段发动机工作点的稳定。搭建相应的试验台,验证了所提出的控制策略的可行性。挖掘机实际作业试验结果显示,采用上述控制策略,使发动机稳定工作在最佳工作点,在提升作业效率的同时有效降低了能耗。

发动机-变量泵极限负荷控制系统的设计与仿真

分析传统发动机-液压泵系统产生能量损失的原因,阐述发动机极限负荷控制的原理。根据极限负荷控制原理调节泵的排量,使泵吸收发动机最大扭矩,保证最大限度地利用发动机功率;跟随负载的变化,运用转速感应控制策略调节变量泵的吸收功率与发动机输出功率匹配,使发动机工作速度保持在节能效果突出的转速范围。运用AMES im软件对A8VO变量泵调节系统进行物理建模和仿真,验证系统转速感应控制策略的有效性,得出系统参数与其动态结果之间的相互关系。

基于转速感应的液压旋挖钻机功率匹配模糊控制

基于液压旋挖钻机负荷多变条件下的节能降耗要求,提出转速感应控制的负荷极限控制匹配方法。利用负荷变化引起的转速偏差的检测反馈,调节变量泵的排量,改变泵的吸收扭矩,控制发动机输出转速工作在能耗较低的转速范围,实现发动机与变量泵间的功率匹配;通过模糊自适应在线自整定调节PID参数,优化变量泵在不同工况下的变量调节性能,提高系统对负荷变化的适应性,实现发动机-变量泵系统的最佳效率匹配。经过在液压旋挖钻机平台上的试验论证,该方法达到了优化的目的,功率匹配效果显著。

一种高速无刷直流电机控制器研制

分析并确定了高速无刷直流电机驱动控制器主回路的导通方式。控制器是以专用芯片MC33035和MC33039来进行设计。位置反馈采用霍尔传感器,开关器件采用MOSFET管。设计有转速反馈闭环控制、正反转、过电流保护等。实验表明,系统运行良好,性能稳定,达到了预期的目标,具有一定的实用价值。