多模块APF并联系统高频谐波环流分析与控制

有源电力滤波器(APF)的高频开关谐波由于通常不包含在电流闭环控制回路内而表现为电压源特性,造成多模块APF模块间的高频谐波环流,增加了系统功率损耗,降低了系统稳定性和控制精度。针对上述问题,对多模块APF并联系统高频谐波环流进行研究,通过构建系统高频谐波环流数学模型,详细分析了环流的形成机理及其影响,并分析了模块输出滤波器(OF)对环流的影响。最后,提出一种多模块APF协调控制方法,以抑制系统高频谐波环流。理论分析和实验结果表明:各模块SPWM载波不同步是高频谐波环流的主要成因;高频环流不流入电网系统;OF能抑制各模块高频谐波电流的非环流分量,而对于环流分量并无明显的抑制效果,相反会降低系统的稳定性;所提模块化APF并联协调控制方案可有效抑制系统的高频谐波环流。

三电机驱动系统的神经网络模糊自整定解耦控制(英文)

多电机驱动系统是一种多输入多输出、非线性、强耦合的系统.它广泛应用在许多需要高精度协调控制的驱动领域,比如电动汽车驱动、城市轨道交通以及印刷业等.本文提出了一种新的方法用于三电机驱动系统的速度与张力的解耦控制,其核心由模糊自整定控制与BP神经网络广义逆组成.首先,由神经网络广义逆与原系统串联实现复合伪线性系统;其次,在该伪线性系统中采用模糊自整定方法.仿真结果表明:所提方法能有效实现速度与张力间的解耦,将三电机驱动系统转化为多个具有开环稳定性的单输入单输出线性子系统,同时系统的响应速度快、超调量小、瞬态时间较短,具有良好的跟踪性能,这有助于改善系统的启动特性,降低系统振荡.

机器人辅助上肢关节运动控制与临床实验研究

针对机器人辅助患肢被动康复训练过程中关节活动度(ROM)及运动控制参数不能随患肢病情实时调整的问题,提出一种新的模糊自适应关节被动运动闭环监督控制方法.该方法首先根据患肢关节活动恢复程度设计上层监督控制器,得到符合患肢病情的关节期望运动范围:再通过设计下层闭环位置跟踪控制器,控制机器人平稳地牵引患肢关节沿目标轨迹进行训练.

非线性微分–代数系统的输出反馈镇定:基于线性采样控制

对满足指数1和线性增长条件的非线性微分–代数系统,本文证明其采样输出反馈镇定控制问题可解.首先,给出一个线性显式非初始化状态观测器设计;然后,构造出线性的采样输出反馈控制器,使得整个闭环系统渐近稳定.仿真结果表明了所提控制方法的有效性.

树形结构制造系统的生产控制

为尽量降低单位时间内的平均生产费用,提出一种采用安全点策略对树形结构制造系统进行生产控制的方法。确定采用安全点策略制造系统的控制策略和优化目标,并给出利用仿真算法计算系统费用函数的方法;设定缓冲区特征量,在对系统进行分析的基础上提出一种安全点优化算法,该算法不断检测各缓冲区特征量,并以特征量为依据对安全点进行调整,从而实现安全点的快速优化;通过仿真试验将该方法与遗传算法进行了比较,仿真结果显示,提出的方法比遗传算法具有更好的优化性能。

非线性微分-代数子系统的反步控制及应用

许多实际被控对象往往是大系统中的一个非线性微分-代数子系统。对于指数1且关联可测的非线性微分-代数子系统,分两步给出了其反步镇定控制方法,并应用于电力系统元件分散控制。第一步提出了非线性微分-代数子系统的一致相对阶概念,给出了模型等价转化的条件,将非线性微分-代数子系统模型等价转化为"受限"非线性常微分方程系统模型。第二步基于等价模型,利用反步控制方法构造出控制器,使得闭环系统渐近稳定。最后研究了多机电力系统中的同步发电机汽门控制功角问题并进行了仿真,仿真结果表明了所提方法的有效性。

基于FPGA的变频控制系统的实现

针对采用DSP实现空间矢量脉宽调制算法存在的时序错乱、相位抖动的问题,提出了一种基于FPGA实现变频控制的新思路.结合空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,采用DDS算法代替传统的DSP,产生SVPWM的正弦电压调制信号,并对传统的SVPWM算法进行了优化设计.在利用五段式原理进行空间电压矢量合成时,对开关矢量时间进行分配与重构,减少了FP-GA逻辑单元的占用率.最终利用QuartusⅡ进行软件仿真分析,并在实际硬件电路中进行了实验验证.实验结果表明,提出的SVPWM信号发生算法实时性好、可靠性高,可实现精确的变频调速,满足一般变频控制系统的要求.

自动售货机控制系统的设计与实现

介绍了一种基于嵌入式技术的自动售货机控制系统的设计方法。根据自动售货系统的组成和功能需求,研究业界主流通信协议和标准,提出了系统的总体设计方案,分为外设层、硬件层和软件层3部分。硬件部分由控制信号的类型和所需空间大小,选择嵌入式芯片LPC2214作为核心控制器,再设计相关的外围接口电路。软件部分包括驱动程序、MDB会话和应用程序的设计,重点介绍了MDB/ICP协议、DEX/UCS标准、销售模式和服务模式的实现。经过现场测试,所设计的系统能够达到相关技术标准和规范的要求,具有智能化程度高,销售控制功能丰富,支持数据统计和下载,兼容性好等特点。

基于嵌入式PC的发动机试验台控制系统的研究

为提高发动机试验台控制系统的性能,对发动机试验台的结构模型进行了深入的研究。针对该多变量复杂系统的特点,依据其结构模型为发动机试验台设计了基于自然、n/M、M/n、n/P和M/P5种控制模式的多回路控制器。充分利用了嵌入式PC可通过PC104总线实现各功能模块之间任意搭接的特点,开发了基于PC104总线的发动机试验台电涡流测功机控制器。试验结果表明:该控制器具有良好的控制能力和鲁棒性。

净水厂臭氧自动投加控制系统的设计与实现

分析了人工臭氧投加系统的不足，通过流量估计实现了基本的比值控制；根据影响臭氧投加效果的各方面因素，提出利用基于前馈－反馈结构的串级控制方法对其进行有效控制，实现了臭氧的自动投加。实际应用结果表明，深度水处理工艺出水水质更加平稳。

发电机励磁与汽门系统的改进神经网络逆控制方法

为提高发电机励磁汽门系统机端电压和转速的控制性能,提出了基于在线学习和扩张状态观测器(ESO)的改进神经网络逆控制方法.首先,将神经网络逆与被控励磁汽门系统组成的复合伪线性系统等效为含有扰动的线性系统.然后,基于自抗扰控制方法,设计了用于在线估计复合伪线性系统状态和扰动的ESO,并在设计的伪控制量中对扰动进行补偿,利用线性系统理论证明了ESO的收敛性和闭环系统的稳定性;同时,在离线训练的基础上设计了基于在线梯度方法的神经网络逆在线学习算法,利用李雅普诺夫稳定性理论证明了神经网络逆在线学习的收敛性.最后,以典型的两区域四机系统为例进行数值仿真,结果表明,与传统的AVR/PSS方法和基于离线训练的神经网络逆控制方法相比,所提方法明显提升了电力系统的暂态性能.

混凝土泵车臂架半实物仿真控制系统

从工程应用的角度出发,针对混凝土泵车智能化控制问题,设计和开发了一套混凝土泵车智能臂架半实物仿真控制系统。首先设计出基于PLC与工控机的混凝土泵车臂架半实物系统的实现方案,接着提出臂架智能控制算法,最后将算法应用到半实物仿真系统中加以实验。系统仿真实验证明,通过对泵车各个臂架角度实行PID控制,可以实现泵车臂架和转台的智能联动控制,使得出料口更准确地按照遥控器指定的方向和速度进行运动。该半实物仿真系统以实际工程为基准,可以直接运用到工程中。

网络环境下混合时滞系统对时滞参数的自适应控制

在网络环境下,建立了一类复杂的混合时滞系统模型,该模型被控对象为连续系统,控制输入为离散序列且状态时滞参数未知.在分别建立了连续与离散的模型基础上,根据已有的混合系统的稳定性定理,提出了一种镇定系统的方法,并得到了离散形式的可用于控制输入的对未知时滞参数的自适应律.控制方法基于一种Lyapunov-Krasovskii泛函,且在得到的自适应律作用下,对未知时滞参数的估计值能始终被反映在带记忆状态反馈控制器中,且依赖于时滞的反馈控制器,存在的充分条件均可通过一组线性矩阵不等式LMIs表示.

混合变时延中立型控制系统的鲁棒稳定性新准则

研究了具有混合区间变时延和分式不确定性的中立型控制系统的鲁棒稳定性.首先,在系统参数不确定性不存在时,通过构造改进型的Lyapunov-Krasovskii泛函,利用Jesnen积分不等式并引入少量自由权矩阵,综合矩阵凸组合与交互式凸组合等方法,有效估计了Lyapunov-Krasovskii泛函导函数上界,并基于线性矩阵不等式建立了时延相关的渐近稳定性判据.考虑系统参数具有不确定性时,通过引入改进的有界实引理,给出了系统的鲁棒稳定性准则,且易于借助Matlab工具箱中的LMI进行验证.数值算例和比较结果说明该准则的保守性较弱.

一类混合时滞系统对时滞参数的自适应控制

研究了一类较为复杂的混合时滞系统——被控状态为连续形式且状态时滞参数未知,而控制输入为离散序列.在分别建立了连续与离散的模型基础上,根据已有的混合系统的稳定性定理及一种Lyapunov-Krasovskii泛函方法,提出了一种镇定系统的方法,并得到了离散形式的可用于控制输入的对未知时滞参数的自适应律.在该自适应律作用下,未知时滞参数能始终反映在带记忆状态反馈控制器中,依赖于时滞的反馈控制器存在的充分条件可通过一组线性矩阵不等式(LMIs)表示.

带有多个离散和分布时滞的不确定系统的鲁棒自适应控制

对于带有多个离散和分布时滞且有外部干扰的不确定线性系统提出一类鲁棒自适应控制方案.系统的不确定性是范数有界的未知连续函数,外部干扰是扇形有界的.分2步证明其结论:首先用线性矩阵不等式方法说明状态反馈控制可以保证系统的确定部分的稳定性;其次由于系统的不确定部分的上界未知,用自适应的方法来估计上界的值;利用径向基函数神经网络来估计关于状态的未知连续函数;最终证明了在结合状态反馈和自适应神经网络控制的复合控制律作用下闭环系统是渐近稳定的.然后,在第一步基础上,要求系统满足2个不等式条件,设计相应的控制律参数,用Lyapunov-K rasovskii泛函方法证明了闭环系统是指数稳定的.

具有变时滞中立型控制系统的鲁棒稳定性分析

为了更好地解决时滞中立型控制系统的鲁棒稳定性分析问题,研究并建立保守性更小的相关稳定性准则,针对变时滞不确定中立性系统数学模型,通过构造一个新颖的Lyapunov-Krasovskii泛函,将广义凸集合与积分不等式等方法相结合来估计Lyapunov-Krasovskii泛函导函数的上界,有效地拓宽了结论适用范围。在考虑变时滞与其导函数上下界可测同的同时,基于线性矩阵不等式给出了系统渐近稳定与鲁棒稳定的相关准则,这些准则易于借助Matlab工具箱LMI进行求解。最后通过数值算例与现有相关结论进行了对比分析,所得结果具有更大时滞容许上界值,表明所提出的方法在稳定性分析中更具有较低保守性。

一类不确定非线性系统的模型偏差补偿跟踪控制算法

针对一类带有系统未建模动态和干扰的不确定仿射非线性系统,基于滑模变结构控制和模型偏差补偿控制的思想,给出一种轨迹跟踪数字控制器的实现方法.在采样周期足够小的情况下,利用连续时间系统的前向Euler近似离散模型,首先推导出等价控制项作为前馈控制.然后将导出的状态误差修正项和模型偏差补偿项代替滑模控制中的切换函数,其中状态误差修正项用来保证状态误差趋于零,模型偏差补偿项用来补偿系统的未建模动态和干扰的不确定性,从而既保证了控制系统的鲁棒性,又消除了抖动现象.最后通过构造Lyapunov函数,证明了该控制算法的稳定性,同时以两连杆机械臂的轨迹跟踪为目标的仿真实验也说明了此数字控制器的有效性.

中立型变时延控制系统渐近稳定性研究

研究具有变时延的中立型控制系统的渐近稳定性,利用三重Lyapunov泛函构造改进型的LyapunovKrasovskii泛函,并引入少量自由权矩阵和利用交互凸组合等有效估计泛函导函数上界,基于线性矩阵不等式(LMI)建立保守性较小的渐近稳定性判据.所得结论易于借助Matlab工具箱LMI进行验证.

基于CAN总线的智能喷灌远程控制系统

目前,城市草坪仍采用人工或定时的喷灌方式,尚未采用合理的喷灌策略,且缺乏集中管理的能力;不合理的喷灌不仅会导致草坪生长不良,更是对有限水资源的浪费。提出一种实现草坪智能化远程灌溉的新思路。根据草坪需水量、耐热性及病害规律制定了喷灌策略,利用嵌入式控制器实现智能处理。结合城市草坪的特点,利用太阳能锂电池为系统供电,实现了系统能源自给。系统采用CAN总线控制终端与各节点的通讯,实现用户的远程监控及网络化管理。研究结果表明:智能喷灌远程控制系统具有效果良好、价格低廉、可靠性高、易于维护等优点。