能量平衡控制的稳态误差和全局稳定性分析

能量平衡控制是从能量角度出发的一种控制策略。相比传统控制方法,能量平衡控制通过将电压电流归结为储能元件中的能量而达到协调统一控制多个目标;根据系统数学模型由能量或功率控制目标精确计算控制信号,从而达到控制性能的协调提升。但现有的能量平衡控制既没有稳态误差分析也没有减小稳态误差的方法,还缺少全局稳定性分析。该文针对能量平衡控制提出了稳态误差和全局稳定性分析,首先将现有的3种能量平衡控制等价为"外环滑模面+内环"的形式,在此基础上定量分析稳态误差并加入了全局Lyapunov稳定性分析,给出了能量平衡控制参数的设置方法。     

电梯能量回馈原理及系统控制方案设计

本文介绍了电梯工作的基本原理,分析电梯能量回馈系统的工作原理,给出能量回馈过程中系统应满足的控制条件,最后根据控制要求给出电梯能量回馈系统的控制方案。在此基础上设计实验电路,搭建实验平台,并给出一些主要实验波形。     

基于广义能量法的车辆制动稳定性分析

运用广义能量法和能量相平面方法分析了车辆转弯制动过程中的非稳态特性和能量转换特性.结合魔术公式轮胎模型,建立了考虑载荷转移的车辆9DOF非线性动力学模型.基于VBOX惯性测量技术搭建车载稳定性测量系统验证了模型的可靠性,运用广义能量法和相平面分析方法建立了车辆能量转换分析模型.在Matlab环境下仿真分析了转弯制动工况下车辆能量时变及转换特性.结果表明,车辆制动初始时间区域为车辆失稳和施加控制的关键区域,在较小转向角制动时以横摆控制为主,转向角较大时应兼顾侧向控制和横摆控制.     

交流侧故障下MMC-HVDC能量平衡控制策略

针对模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的柔性直流输电系统(MMC-HVDC)在交流侧故障下的常规控制方法存在换流器内部能量难以快速控制,交流侧故障导致各桥臂间能量可能出现不平衡等问题.从换流器内部机理的控制角度出发,提出了基于能量平衡控制的MMC控制方法,该方法通过优化控制MMC各桥臂电流分量来调节换流器桥臂间的功率流向,实现交流侧电流与换流器内部能量的协同控制,有效抑制换流器在系统故障过程中所引起的内部能量不均衡过程.最后,通过MATLAB/Simulink平台搭建了37电平MMC-HVDC仿真模型,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性.     

斩波控制电机车的节能效果分析

本文推导出直流电动机起动过程的等效电路。根据等效电路推导出起动过程输入能量和能量损耗的计算公式。应用这些公式计算出斩波控制和电阻控制两种控制方式的起动和调速时的损耗、输入能量和效率。从而得出斩波控制的节能效果     

基于能量回馈技术再并网系统的设计与实现

针对有源能量回馈控制问题,通过分析电机制动状态下电流波形和能量转换过程,并在同步旋转dq坐标系下建立三相电压型并网逆变器的数学模型,采用直接电流控制的空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法,实现了并网回馈电流有功分量和无功分量的独立控制,并搭建了能量回馈系统的实验平台,完成了三相并网逆变器的电阻负载实验和并网回馈实验.该系统解决了能量回馈过程中注入电网时产生的问题,并能实现网侧单位功率因数控制.     

电动汽车回馈制动与防抱死制动集成控制

为提高电动汽车制动能量回馈效率,同时保证车辆的制动稳定性,提出了集成能量回馈优化与防抱死控制的分层控制方法。控制系统首先根据驾驶员的制动操作意图以及实时识别的路面状况,依据理想制动力分配曲线在前后轮间进行滑移率分配,然后用滑动变结构控制对前后轮滑移率进行控制,并使用模糊调节器动态调节控制参数以减少滑模控制产生的抖振。仿真结果表明,在新欧洲驾驶循环工况下所提控制策略较并联制动控制多回馈约80%的能量,并可利用电机的快速响应特性对车轮进行精确的防抱死控制,在确保制动性能的同时兼顾回收能量和减少制动片磨损。     

离散线性时变系统的最优跟踪和最小能量最优跟踪

基于广义逆的理论和Bellinan动态规划方法,本文对离散线性时变系统的最优跟踪和最小能量最优跟踪问题分别给出了两种形式的解,并对最优终端控制和最小能量终端控制作了进一步的详细研究,得到了输出可控性和可达性的充要条件的简洁表达式.作为上述所有解的自然推论,导出了最优和最小能量最优控制问题的解.在每种情况下,还导出了最小跟踪误差和最小控制能量的简洁表达式.     

翼型绕流电磁力控制效率分析

电磁力可有效对流体流动进行控制,增升减阻,抑制流动分离,制约其推广应用的瓶颈为控制效率问题。为提高其控制效率,需要深入研究电磁与流场的相互作用及其能量传递过程。对电磁力增升减阻的控制效率问题进行了数值研究。根据能量守恒定律,推导电磁力控制能耗,基于升力和阻力计算节省能量。定义电磁力的控制效率为η=能量节省/电磁力控制所需能耗,研究电磁力控制过程,分析其能量损耗,为电磁力控制效率的提升提供理论基础。研究结果显示在控制开始阶段,电磁力控制能量的损耗主要体现流体动能损耗,其最高损耗率可达95%,其次体现在焦耳热上,最高可达28%;随着时间推移,流体动能损耗η2下降,电磁力控制效率η及焦耳热损耗η1增加,控制效率η在控制结束时增加到了33%。其机理为流动动能损耗与边界层速度的改变程度紧密相关,电磁力作用一段时间后,边界层速度剖面图再无明显变化,因此流体动能损耗下降,在控制开始阶段流体动能损耗为主,流体动能损耗为主其损耗的下降会提升电磁力的控制效率。     

网压不对称工况下MMC桥臂能量优化控制

为保证模块化多电平换流器安全稳定运行和降低其对子模块电容的需求,针对模块化多电平换流器在网压不对称时出现的各桥臂间能量不平衡以及子模块电容能量波动增加等问题,提出一种适用于网压不对称工况下MMC桥臂能量优化控制策略。该方法在分析网压不对称工况下MMC内部能量变化的基础上,以抑制负序电流为系统控制目标,优化控制MMC桥臂电流各分量,进行相间及同相上下桥臂间能量平衡控制,并采用环流注入控制策略减小子模块电容能量波动,从能量平衡和降低能量波动2个方面优化控制网压不对称工况下MMC内部桥臂能量,实现MMC的安全稳定裕度提升,降低MMC对子模块电容的需求。最后,通过MATLAB/SIMULINK进行仿真验证。研究结果表明:本文所提出的控制策略能有效实现对MMC内部能量变化控制,有助于系统稳定运行。     

船舶航迹保持的神经网络控制器研究

提出一种船舶航迹保持在线神经网络控制器。该控制器能解决精确的船舶动态模型难以建立的问题,能用舵角同时控制航迹偏差和航向偏差,能通过对控制精度的直接计算来自动地在线训练学习而不需离线训练学习过程。计算机仿真结果表明了该控制器训练方法的有效性和控制的鲁棒性。     

船舶航向非线性系统自适应模糊补偿控制

摘要： 研究了船舶直航和谐波航向控制问题.基于Lyapunov稳定性理论,将自适应模糊补偿技术应用到船舶航向非线性响应模型中,利用万能逼近定理构造模糊系统逼近系统中的未知非线性,提出了一种基于自适应模糊补偿且带有物理约束二阶滤波器的鲁棒跟踪控制器.运动响应模型考虑了建模误差和外界干扰,模糊系统能有效地逼近非线性系统,控制器能够准确地跟踪预设航向和转首角速度.舵角控制结合舵机伺服系统模型,操舵情况符合物理现实. 数值仿真在相同控制参数下与传统比例 微分(PD)控制作比较,结果验证了自适应模糊控制器的有效性和优越性.     

单信标测距AUV水下定位系统观测性分析

针对基于单信标测距的自主水下航行器(AUV)定位系统观测性问题,建立AUV三维空间运动学模型,选取实物平台常用的深度、偏航角和俯仰角作为基本观测量辅助距离信息进行水下定位,利用基于Lie导数的非线性系统观测性秩判据分析不同辅助测量值下系统的可观性以及控制输入和运动路径对可观性的影响。研究结果表明:满足定位系统可观测的最简量测组合为距离值和偏航角,含有偏航角的辅助量测组合均使得定位系统可观测,系统控制输入和运动路径的变化会导致可观性发生变化。     

HMR3000数字罗盘在船舶导航中的应用

HMR3000数字罗盘能实时输出载体的航向、俯仰和横滚二三个方向上的姿态数据，因而能满足船舶电子导航在控制系统设计要求。介绍了数字罗盘的应用，给出了系统设计的接口电路和实验结果。     

轮式移动机器人大转向航向跟踪控制

为了防止轮式移动机器人在大弯道路跟踪时出现过度转向而引起较大跟踪误差或偏离预定路径,提出了种能适应大转向的航向跟踪控制方法,利用机器人前轮偏角的绝对方向作为控制器反馈航向,仿真实验结果表明,该方法与以机器人车体航向作为反馈量的常规方法相比,在大转向航向跟踪时能有效志改善系统的动态特性,减少超调和振荡,提高基于航向控制的轮式移动机器人大弯道路径跟踪性能。     

多变量滑模积分控制在AUV艏向控制中的应用

在多变量滑模控制中引入积分变量来设计AuV的艏向控制器．仿真结果表明，该系统保留了滑模控制的鲁棒性，放宽了对滑模控制中非线性控制增益K值的要求，从而可以克服存在海流干扰时艏向控制的静差问题．有利于AUV长距离航行中的精确艏向保持。     

自适应模型预测控制的车道保持控制策略

建立车辆侧向动力学模块、车辆传感模块、道路曲率预瞄模块.在传统模型预测控制(MPC)算法的基础上,利用辛普森法则,结合车道保持优化性能指标和系统约束,设计基于自适应模型预测控制的车道保持控制策略.在Simulink环境下,将其与基于传统模型预测控制器进行比较分析.仿真结果表明:相较于模型预测控制,自适应MPC能够在各控制周期实现车辆模型更新,在强非线性工况下具备较好的鲁棒性,进而能够保证行车安全的前提下,获取较好的乘坐舒适性.     

巷道掘进中通风—瓦斯—供电联控技术研究

针对霍州煤电有限责任公司店坪煤矿掘进巷道过程中瓦斯涌出的不均衡性,提出了通风—瓦斯—供电联控技术,即掘进工作面通风量根据瓦斯浓度的变化而变化,实现对掘进工作面瓦斯涌出的不间断控制,最终保证掘进工作面的安全生产。     

在自动跟踪过程中校正电子罗盘的航向数据

介绍了依据地理坐标角和载体坐标角的转换矩阵和当前地理位置对星的理论指向角推算出准确的航向角,修正电子磁罗盘的航向。     

煤矿掘进工作面瓦斯爆炸的危险性评价研究

根据煤矿掘进工作面瓦斯爆炸事故,总结出导致掘进工作面瓦斯爆炸的基本事件。运用事故树分析法,通过最小割集与最小径集的求取,分析了掘进工作面瓦斯爆炸事故发生的原因,并提出掘进工作面瓦斯爆炸事故发生的预防措施,为煤矿瓦斯管理提供科学依据。