依托优势学科先导性构建研究生创新型培养体系——以西安科技大学控制科学与工程为例

文章主要介绍依托西安科技大学省级优势学科控制科学与工程的先导性及特色,充分发挥学科优势,以"强化特色、改革创新、提高质量"作为治学方针,在研究生创新型教育中从课程体系建设、实践能力培养、师资队伍建设三个方面构建研究生培养体系进行了深入的研究与实践。

基于三元协同的电气工程专业人才培养模式研究与实践

新工科背景下,强化学生创新实践能力对培养创新型复合人才具有重要意义。针对电气工程专业人才培养过程中存在的问题,构建了“科研引导+项目驱动+竞赛提升”的三元协同人才培养模式。教师通过科研引导学生聚焦学科前沿,学生通过参与项目及学科竞赛来增强实践及创新能力,从而全面提高学生综合素质。

永磁同步电机改进积分型时变滑模控制

为了提高永磁同步电机的控制性能,改善对于电机的控制方法,针对永磁同步电机的积分滑模控制进行研究,首先,提出积分滑模控制在运行中遭遇未知干扰后易产生转速超调的问题。然后,通过定义自调节的积分初值来消除运行过程中因积分累积所产生的超调,改善转速超调问题。其次,为了提高滑模控制在电机整个运动的全局阶段的收敛性,提出基于预测在线寻优的时变滑模控制,通过预测控制变量来选出当前时刻的最优滑模面,使得状态变量可以更快收敛到滑模面,进一步降低转速误差,提高系统的控制精度与控制速度。最后,建立扩张状态观测器来观测系统的未知干扰,对控制器进行补偿,提高整个控制系统的鲁棒性,并且通过仿真和实验验证了所提出方法的有效性。

永磁同步电机改进型鲁棒模型预测转矩控制

针对永磁同步电机传统模型预测转矩控制策略存在脉动大、抗干扰能力差、权重因子需要反复调试等缺点,提出了一种基于自抗扰控制器的改进型鲁棒模型预测转矩控制策略。首先,通过设计转速环自抗扰控制器,并引入一种连续且平滑的新型fal函数,进一步提高了自抗扰控制的控制性能。然后,设计了一种无权重系数的价值函数,优化系统控制性能的同时简化了设计过程,解决了权重因子调试的问题。最后,采用两步预测降低延时对控制系统的影响,提高了控制精度。仿真和实验结果表明,提出的改进型鲁棒模型预测转矩控制策略有效降低了系统脉动,提高了系统的控制性能和参数鲁棒性。

短横轴截割机器人直墙拱形巷道自动成形控制方法

针对掘进机在直墙拱形巷道掘进过程中存在定位难、截割效率低、成形质量差等问题,提出一种短横轴截割机器人及其自动成形控制方法。首先设计了串联式短横轴截割机器人结构,构建了短横轴截割机器人运动学模型,建立了截割臂升降油缸、滑移油缸及回转油缸伸缩量与截割头末端位姿的数学关系,提出了短横轴截割机器人直墙拱形巷道自动成形控制方法;其次研究分析了短横轴截割机器人截割头包络空间与直墙半圆拱形巷道空间耦合关系,确定了截割过程中截割轨迹关键点位置,提出了基于截割轨迹关键点的“弓”型截割轨迹规划方法;然后根据建立的短横轴截割机器人运动学模型,求解截割头在跟踪截割轨迹的过程中运动控制量和截割、修帮、扫底3个任务各个关节控制时序;最后以模糊PID为例,建立了短横轴截割机器人自动成形控制方法,利用Adams软件对短横轴截割机器人进行截割运动仿真试验。结果表明:利用“弓”型截割轨迹规划方法能够完成直墙拱形巷道的截割轨迹规划,控制截割头对截割轨道进行跟踪控制,实现了直墙拱形巷道断面的自动成形截割,截割成形的巷道最大欠挖量为48 mm,最大超挖量为21 mm,满足煤矿巷道成形质量要求。研究得出短横轴截割机器人可在沿巷道中线不左右移机的情况下,高效率、高质量地完成直墙拱形巷道断面自动成形截割任务。

基于广义二阶积分器的高频脉振电压注入PMSM无位置传感器控制

传统高频脉振电压注入法需要使用多个滤波器滤除杂波信号,会使系统产生延时且估计误差较大,本文提出广义二阶积分器代替滤波器滤除杂波,实现对转速和转子位置估计精度的提高。针对传统高频脉振电压注入法位置观测精度和动态性能较差的问题,采用一种基于广义二阶积分器的速度环和电流环位置误差信息提取方法。采用广义二阶积分器代替位置观测闭环的带通滤波器和低通滤波器,提取电机速度和转子位置信息,简化参数整定过程,提高位置观测精度;同时用2个广义二阶积分器串联取代电流环中的低通滤波器,提取基频电流分量,增加电流环带宽,减小系统延时。仿真和实验结果表明,该方法提高了位置观测精度和系统的动态响应性能。

基于滑模自适应有限时间一致性算法的微电网二次控制

随着微电网规模日益增大,如何快速稳定完成二次控制目标是一个亟待解决的问题。因此首先针对现有微电网中分布式二次控制器的收敛速度问题,提出了一种基于自适应有限时间的分布式二次控制,所提的控制器在不同的场景下,可以通过分布式的方式来获取当前情况下最适合的有限时间控制器的收敛系数,从而加快二次控制的速度。其次针对分布式控制器易受到扰动而无法完成控制目标的问题,设计了基于滑模控制的分布式有限时间控制器来消除扰动影响。然后通过李雅普诺夫函数证明方法分析了所提策略的稳定性和可行性。最后通过MATLAB/Simulink搭建仿真模型,在4个不同的算例下验证了本文所提的控制策略的有效性和可行性。

刚性联接双电机系统功率平衡控制策略

针对刚性联接双电机系统因参数摄动和负载变化导致的系统输出功率不均衡问题,基于转矩闭环矢量控制系统,提出了一种自抗扰模型预测(ADRC-MPCC)转矩交叉耦合功率平衡控制策略。首先,建立刚性联接双电机系统的统一数学模型,基于该模型分析了功率不平衡产生的原因;其次,通过确定合适的转矩反馈补偿系数,提高了系统中双电机的同步性能;最后,设计自抗扰控制器对转速环、磁链环和转矩环的扰动进行估计和补偿,并通过简化模型预测控制方法对逆变器开关状态进行选择,减少了控制器的运算时间。仿真与实验结果表明,提出的控制策略实现了参数摄动和负载扰动情况下刚性联接双电机系统的输出功率平衡,验证了功率平衡控制策略的有效性。

NFTSM控制的光伏并网系统低压穿越控制策略

针对现有PI与ISMC控制下光伏并网系统LVRT过程响应速度慢、不对称故障时控制效果较差或抖振效果明显等问题,提出一种NFTSM控制的LVRT控制策略。考虑光伏并网系统外部条件多变的特性,采用双指数滑模超平面与控制率,选取指数趋近律加速趋近速率,构造出具有调节有功、无功输出的非奇异快速滑模控制器,并验证其稳定与收敛性,简单且有效地实现了光伏并网LVRT。Matlab/Simulink仿真结果表明,NFTSM控制的光伏并网LVRT具有收敛速度快、谐波含量低、抗外界干扰与抖振抑制能力强等优点。

二次侧附加电容磁复位正激变换器电气性能分析及参数设计

由于二次侧附加电容磁复位正激变换器具有结构简单等优点,因此有着较好的应用前景,但目前尚未见附加电容对电气性能影响及其设计方法的研究报道。为此,该文通过深入分析附加电容C_(b)对变换器工作模式和能量传输过程的影响,指出变换器存在四种组合工作模式,且励磁电感断续导通模式(DCM)/正激电感连续导通模式(CCM)最佳。C_(b)不仅能将励磁能量传输到负载,还可调节开关管电压应力,在负载不太大时实现续流二极管零电流关断(ZCS)和开关管低电压导通。通过分析C_(b)对变换器电气性能的影响,指出开关管电压应力随C_(b)增大而降低,开关管低电压导通性能随C_(b)和正激电感的减小而提升,并提出了一种确保变换器工作于最佳模式且可最大程度提升电气性能的参数设计方法。实例和实验结果验证了理论分析的正确性和设计方法的可行性。

基于自抗扰的感应电机无模型预测电流控制

针对采用传统比例积分(proportional integral,PI)控制算法的感应电机在面对复杂扰动时控制性能降低的问题,基于矢量控制系统,提出了感应电机的自抗扰(active disturbance rejection control,ADRC)无模型预测控制(model-free predictive control,MFPC)方法。首先,结合转速环和磁链环数学模型,设计了转速环和磁链环的ADRC控制器,对负载变化和内参摄动产生的内外扰动进行观测并补偿。其次,为避免内环控制器对电机参数的依赖,基于无模型控制原理,建立了dq电流环的超局部方程,将控制量之外的变量视为干扰量,并引入非线性扩张状态观测器估计干扰量。最后,结合预测控制思想设计了电流环控制器,得到开关状态作用于逆变器。仿真与实验结果表明提出的算法相对PI算法有更好的抗扰性和鲁棒性,可以有效提高感应电机的动态和稳态性能。

本科毕业生就业质量现状分析及其对策研究——以西安科技大学测控技术与仪器专业为例

本文通过对本科生就业质量现状的分析,以西安科技大学测控技术与仪器专业为例,研究了测控技术与仪器专业毕业生的就业存在的问题,提出了几点对应的策略。本文对本科毕业生的就业问题具有很好的参考意义。

“双一流”背景下计算机类专业应用型人才工程实践能力培养机制研究

随着我国高等教育的快速发展,工程意识与实践能力的塑造已成为“双一流”背景下计算机类专业应用型人才培养机制革新的必由之路。该文分析了计算机类专业工程实践能力的培养现状,从推动“产出导向”的教育理念、拓宽工程实践能力培养体系、完善目标导向的课程体系及推进“互聘共享”双师体系四个方面探析“双一流”背景下计算机类专业应用型人才工程实践能力的培养机制,具有较好的推广价值。

电磁阀半主动悬架线性变参数μ综合鲁棒控制

针对电磁阀半主动悬架系统中的非线性和不确定性问题以及多个性能目标之间的矛盾,设计了一种线性变参数(linear parameter varying,LPV)μ综合鲁棒控制器。建立电磁阀非线性阻尼力力学模型并开展台架试验验证模型的准确性,构建了七自由度悬架系统的非线性LPV模型;对悬架参数不确定性和系统建模误差进行分析,并考虑传感器测量噪声的影响,设计了一种基于非线性和混合不确定性的LPV-μ综合鲁棒控制器;最后进行整车电磁阀悬架系统仿真和实车试验。仿真结果表明:在随机扰动下该控制器使车身垂向加速度均方根值降低46.47%,俯仰角加速度降低46.47%,侧倾角加速度降低50.68%,具有良好的抗干扰能力和可控性。试验结果表明:LPV-μ综合控制下车身垂向加速度、俯仰角加速度和侧倾角加速度均方根值分别降低36.6%、30.14%和39.47%,并且保证悬架动挠度小于0.06 m,验证了该控制策略的有效性。

高校大学生“慢就业”精准帮扶策略探讨——评《“慢就业”形势下大学生就业精准服务研究》

“就业是最大的民生。”大学生就业是家庭和谐、社会稳定的重要影响因素,是学生、家庭、政府以及社会高度关注的焦点问题。研究高校大学生的就业,发现、分析就业环节中出现的各类问题,并提出行之有效的解决办法,对于发展优秀人力资源、服务我国经济社会发展有着深远意义。笔者在主持2023年度陕西省教育厅科学研究计划项目“基于高校就业困难学生群体画像构建的精准帮扶路径研究”(项目编号:23JK0152)过程中,研读了《“慢就业”形势下大学生就业精准服务研究》一书。

复合式空气悬架多模式切换终端滑模控制

针对车辆空气悬架系统在复杂工况下车身高度与悬架阻尼难以协调的问题,提出一种复合式空气悬架多模式切换终端滑模控制策略。考虑悬架系统非线性及外界干扰的影响,建立复合式空气悬架非线性动力学模型;设计多模式切换控制器以确定不同车身高度下的最优阻尼控制模式;采用未知输入观测器估计悬架系统状态量,并设计一种基于径向基神经网络的非奇异快速终端滑模控制器,控制直线电机输出对应模式下的电磁推力;最后,对多模式切换终端滑模控制策略下的悬架动态性能进行仿真与台架试验。仿真结果表明:该控制策略可有效协调车身高度与悬架阻尼,提高车辆在复杂工况下的平顺性和操稳性。试验结果表明:相比于被动悬架,系统的簧载质量加速度在时域和频域内分别降低了32.5%和33.7%,验证了该控制策略的有效性。

PLC技术在电气工程及其自动化控制中的运用分析

随着经济和科技水平的快速发展,许多企业开始考虑将自动化设备及自动化生产线引入企业发展。随着自动化程度越来越高,对可编程控制的需求也越来越多,PLC技术应用而生。本文通过对PLC技术的概述和发展优势对PLC技术在电气工程及其自动化控制系统中的运用做一论述,希望为电气工程的发展提供帮助。

融合预瞄特性的智能电动汽车稳定性模型预测控制研究

提出了一种融合预瞄特性的智能电动汽车稳定性前馈+反馈控制方法。建立车辆预瞄模型,通过汽车在环境感知时的前视行为,引入道路曲率作为车辆动力学特性的影响因素。基于在前视信息指导下的车辆位姿变化,根据道路附着能力和车速指数模型描述期望纵向车速,建立轮胎侧偏刚度补偿的稳定性前馈控制方法。同时,采用模型预测控制(MPC)设计稳定性反馈控制律,根据车辆的预瞄信息自适应调整预测模型参数和预测时间,消除前馈控制误差及路面扰动等不确定性因素带来的影响。研究结果表明,本文提出的控制策略下汽车质心侧偏角、横摆角速度和侧向加速度小,且跟踪精度更高。仿真试验中,相比于无控制、MPC反馈控制与前馈+定参数MPC反馈控制,本文提出的控制策略在双移线工况1下质心侧偏角峰值分别减小了41.3%、28.9%和10.0%,横摆角速度峰值分别减小了18.0%、6.7%和2.0%,双移线工况2下质心侧偏角峰值分别减小了27.2%、8.7%和8.0%,横摆角速度峰值分别减小了16.9%、12.9%和8.6%;相比于MPC反馈控制与前馈+定参数MPC反馈控制,在蛇行工况1下,质心侧偏角峰值分别减小了49.8%与34.8%,横摆角速度峰值分别减小了21.8%与12.7%;在蛇行工况2下,质心侧偏角峰值分别减小了36.6%和18.6%,横摆角速度峰值分别减小了17.7%和12.4%。

基于CDIO模式培养大学生创新能力工程实践基地构建

本文在分析传统实践场所对培养学生创新能力局限性基础上,阐述了CDIO教学模式的特点,认为CDIO模式的工程实践基地是培养大学生创新能力的最佳路径选择,并探讨了构建方案:学科竞赛和创新班是CDIO工程实践基地教学模式新尝试;对传统实践场所进行整合是CDIO工程实践基地的基础;改编传统理论课堂教材、转变传统教学管理方式应改编以适应CDIO工程实践基地建设的需要。

基于龙贝格观测器的永磁同步电机滑模控制

考虑永磁同步电机调速系统受负载转矩变化和未知扰动影响导致控制性能下降的问题,提出了一种基于龙贝格观测器的滑模控制方法。滑模控制具有响应速度快和强抗扰性的优点,但也存在抖振问题。首先结合低通滤波器设计滑模控制律改善滑模的抖振,减小速度环输出波动对电流环的影响;考虑负载转矩和未知扰动对控制器性能的影响,利用龙贝格观测器对负载转矩和扰动进行估计并补偿。仿真结果表明:上述方法具有转速响应快、超调量小的特点;同时观测器可以准确补偿负载转矩和扰动的变化,系统的抗扰性和控制精度得到提高。