双环控制新型三相串联APF建模与仿真研究

有源电力滤波器可动态补偿电网中的谐波和无功分量.在分析整流桥直流侧并联型有源电力滤波器的基础上,提出了三相整流桥直流侧串联型有源电力滤器的基本拓扑结构,建立了基于双环控制的数学模型,并从理论上证明了基本结构和控制模型的正确性.对补偿前后三相电源电流进行了仿真研究,结果表明补偿后各相总谐波畸变率大大降低,电源电流为与电源电压同频同相的正弦波,很好地证明了该新型有源电力滤波器良好的补偿效果.     

输出滤波器对PAPF系统性能影响的仿真分析

;并联型有源电力滤波器能够补偿非线性负载产生的谐波电流、抑制电网电流谐波含量,提高电网的电能质量.现在,并联型有源电力滤波器的变换器几乎均采用PWM(Pulse Width Modulation)控制方式,致使滤波器输出的补偿电流含有变换器开关频率附近的高次谐波,通常可采用在有源电力滤波器的交流侧增设输出滤波器加以抑制.输出滤波器目前太多采用2阶Butterworth低通滤波器,近年来更多是对输出滤波器设计的研究,很少研究输出滤波器对并联型有源电力滤波器性能的影响.提出了并联型有源电力滤波器PAPF(Parallel active power filters),系统输出滤波器的设计方法,分析了输出滤波器对PAPF系统性能影响,通过仿真验证了分析的正确性.     

谐振注入式混合型有源滤波器的仿真研究

提出了一种适用于中高压系统的并联谐振注入式混合型有源滤波器,给出了拓扑结构。对注入支路的参数进行设计和分析;建立并联谐振注入式混合型有源电力滤波器的简化电气模型,提出了两种控制策略,在MATLAB仿真平台上,利用谐波抑制函数分析研究了不同基本控制策略下电网及系统各个参数波动对装置的谐波补偿特性的影响;给出了该结构的无功补偿特性,解决了传统注入式混合有源电力滤波器存在谐波注入能力与无功容易过补互相矛盾的问题。对并联谐振注入式混合型有源电力滤波器作了仿真实验,结果验证了理论分析的正确性,谐波和无功都得到很好的抑制。     

注入型有源电力滤波器控制策略的研究与仿真

采用注入型有源电力滤波器消除谐波,可抑制谐波和补偿无功。分析了注入型有源电力滤波器的工作原理和传递函数。针对有源电力滤波器系统参考信号是以20ms为公倍周期的各次谐波的合成量这一特点,在传统PI算法的基础上根据参考电流是周期量这一特点提出了递推积分PI算法。利用PSIM仿真软件建立了仿真模型,理论和仿真实验都证明采用该控制算法可使注入型有源电力滤波器实现更精确的控制、更快的响应速度和更理想的补偿效果。     

基于dSPACE的并联型有源电力滤波器仿真研究

采用基于dSPACE控制的并联型有源电力滤波器实现电网谐波的集中抑制方案.提出基于dSPACE的实物仿真,实现对APF的电流电压采样,补偿电流基准的检测计算,以及高性能的恒频滞环电流控制和直流侧电压的PI稳压调节,提高APF控制算法以及参数调试的效率.基于MATLAB的仿真和实时仿真实验结果证明采用新型检测算法和控制的有源滤波器能对电网电流进行集中净化,具有良好的补偿效果,证实了基于dSPACE控制的APF的可行性和正确性.     

两级并联单相电压源整流器的无源性控制

单相电压源整流器(VSR)是一种四象限的AC-DC变换器,可以应用于单相有源电力滤波器和固态变压器.为了提高功率等级,需要采用多个单相VSR输入并联和输出并联的工作方式,为此需要解决各级单相VSR之间的均流问题.提出了一种基于无源性控制的均流方案,首先在理论上证明了单级和两级单相VSR均为无源性系统,且可以产生良好的均流效果.在此基础上,采用MATLAB/SIMULINK进行了仿真验证.结果表明,在功率电路主要参数不一致的情况下,采用无源性控制、交错控制的两级并联单相VSR具有良好的均流效果,网侧功率因数接近于1,输出直流电压幅值可调,并且允许多级单相VSR并联.     

不确定多变量线性系统的快速收敛滑模控制

讨论了一类不确定多变量线性系统滑模变结构控制的快速收敛问题,提出一种指数型快速终端滑模变结构控制方案。通过非奇异线性变换将不确定系统化为简约标准型,而后设计了非线性指数型快速终端滑模超曲面,给出了滑模面参数矩阵的选择方法。在此基础上设计了变结构控制律,使系统状态在有限时间内到达滑模面上,随后保持在滑模面上并按指数型终端滑模的规律运动,在有限时间内收敛到平衡点。与普通的快速终端滑模相比,系统状态能以更短的时间到达平衡点。该方法具有全局稳定性和鲁棒性,仿真结果证明其有效性。     

基于MATLAB的电网谐波检测及补偿仿真

电力系统中各种非线性负荷的广泛应用,使谐波问题日益严重,有效的治理谐波污染对电力系统和电力用户都具有重要的意义.有源电力滤波器是解决谐波问题的有效工具,而谐波的提取是所有措施的前提.介绍了在谐波和无功电流的实时检测方面得到了成功应用的瞬时无功功率理论,基于实例应用MATLAB的powerlib和simulink工具箱仿真了三相整流电路中谐波电流提取的过程,并对该谐波电流进行了补偿.通过与理论分析的结果比较,证明了MATLAB仿真结果的正确性.     

高速磁浮列车用混合滤波器设计的仿真研究

高速磁悬浮列车系统的谐波是一种典型的强非线性、冲击性负荷,是一种重要的新型谐波源,在没有补偿措施时,它会带来较严重的电网谐波问题。针对高速磁悬浮列车系统谐波的特征,运用自适应谐波检测方法对谐波进行检测分离,通过有源滤波器和无源滤波器的有效配合,最终达到谐波抑制,改善功率因数,优化电网电能质量的目的。     

一类多关节机器人系统的模糊滑模控制算法仿真

针对具有参数不确定性的多关节机器人动力学系统，提出了一种基于模糊逻辑的滑模控制方案。该方案采用模糊滑模跟踪控制设计，柔化了控制信号，减轻了一般滑模控制的抖振现象。利用李亚普诺夫定理证明了闭环模糊控制系统的稳定性和跟踪误差、控制信号的有界性。仿真结果表明了所提出的控制策略是有效的。     

临近空间高超声速飞行器匹配化滑模姿态控制

针对临近空间高超声速飞行器非匹配不确定性姿态控制问题,提出一种新型匹配化滑模姿态控制系统设计方法。首先将含有非匹配不确定性的模型进行匹配化变换,得到匹配的不确定性模型。采用扩张干扰观测器估计不确定项,用来补偿系统输出量的微分。其次,基于干扰观测器及频域滤波器设计了一种渐近收敛的复合微分器,用来获取系统输出的一阶导数。在此基础上,采用变结构控制方法,提出了一种匹配化滑模姿态控制方法。最后,通过数字仿真验证了该方法的有效性,并与反步法进行了对比,对比结果表明本文的方法具有更好的快速性及鲁棒性。     

实现混沌系统同步的自适应变结构观测器方法

针对一类状态不能全部测量且含有不确定项的混沌系统,采用自适应滑模变结构观测器方法,设计了相应的控制律和自适应律,实现了混沌系统的同步控制。所给控制策略,不仅对参数变化和噪声干扰具有很强的鲁棒性,而且不需要已知不确定项的上界,也不需要串联惯性滤波器。理论分析与仿真结果表明了该方法的有效性。     

导弹滚转驾驶仪设计中的滑模控制方法研究

提出了一种滑模变结构滚转驾驶仪的设计方法。采取主反馈比例切换控制策略,在控制器的设计过程中引入了模型的参数不确定性,根据滑模存在条件和参数变化范围导出控制器参数。仿真分析表明变结构驾驶仪比经典滚转驾驶仪具有更好的鲁棒性。     

具有不可微输入信号的改进型重复变结构控制

针对一类具有结构不确定性和周期性外部扰动的非线性系统,提出了一种改进型重复变结构控制（modified repetitive variable structure control, MRVSC）算法。在传统积分滑模面的基础上构造了改进型积分滑模面（modified integral sliding mode surface, MISMS）。基于MISMS,采用Lyapunov方法设计的MRVSC算法保证了非线性系统的运动轨迹在有限时间内到达MISMS并保持在MISMS上,并且使得滑模动力学系统变为重复控制系统。根据重复控制系统的稳定性条件及灵敏度函数选择MISMS的参数。仿真结果显示,与传统积分滑模控制算法进行比较,MRVSC算法使得非线性系统具有更好的跟踪性能。     

3-RRRT并联机器人解耦的反演自适应动态滑模控制

针对3-RRRT型搬运机器人提出一种解耦的反演自适应动态滑模控制方法,以提高控制精度和鲁棒稳定性。首先利用非线性补偿方法将系统解耦成线性系统,运用一阶动态滑模设计新的滑模面,然后利用基于李亚普诺夫函数的Backstepping控制设计方法和自适应控制技术,设计了全局渐近稳定的系统控制器,最后利用MATLAB进行了系统控制数值仿真,结果表明,对3-RRRT型并联机器人的这种强耦合的、具有不确定性的非线性系统,采用该解耦的反演自适应动态滑模控制方法,可以达到理想的控制精度,并能保障系统的鲁棒稳定性。     

一种简单的Lorenz混沌振动主动隔振方法

以消除仪器设备中破坏性混沌运动为研究目标,在分析传统控制方法基础上,结合滑模控制原理,提出了简化的滑模控制方法。并且通过滑模控制的数学分析论证与仿真实验观察,确定了Lorenz系统状态变量的反馈变化对混沌系统有界的影响关系。运用提出的简化Lorenz系统控制变量方法所建立的消除波纹控制器,可以隔离设备中的Lorenz混沌振动,避免了仪器损坏。仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于滑模变结构制导律的捕获区分析

针对拦截弹的中末制导交接班条件设置问题, 分析了以滑模变结构制导律为末制导律的捕获区。首先, 结合临近空间作战背景建立末制导段弹目相对运动模型。其次, 基于滑模变结构控制理论设计了一种能够保证拦截末端过载收敛且性能优良的滑模变结构制导律作为末制导律, 并对其稳定性进行分析。然后, 分析了零控拦截条件并对滑模变结构制导律的捕获区进行理论推导、分析与证明, 得到了滑模变结构制导律的捕获区边界。最后, 通过设计4种情形下的仿真实验, 验证了本文捕获区分析的正确性。     

非连续系统的Simulink仿真方法研究

针对滑模变结构控制、最优控制等控制系统中出现的由于不连续性问题而直接影响Simulink仿真速度和仿真效果的情况，分析了该现象产生的原因，并提出了相应的解决策略．结合吊车防摆变结构控制系统，采用提出的解决方案进行了Simulink仿真实验研究，仿真实验的结果证明所提出的策略对于解决这类不连续性仿真问题具有较好的效果。最后，给出了解决和避免这种问题的几点建议。     

振动陀螺椭圆参数的离散滑模控制

针对比例-积分-微分(propor tio nal-integ ral-derivative,PID)控制下振动陀螺椭圆参数的控制精度和收敛快速性难以提升的问题,提出了将离散滑模控制(discrete-time sliding mode control,DSMC)引入到振动陀螺的控制系统中的方法.该方法从表征振动陀螺工...     

全捷联被动雷达末制导系统设计

为解决全捷联被动雷达导引头大测量误差下的精确制导问题,从实际工程应用角度出发,对全捷联被动雷达末制导系统进行了研究。首先,建立了全捷联被动雷达导引头模型。其次,针对系统非线性、滤波稳定性、计算量及制导与姿态控制的耦合问题,提出了基于容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter, CKF)的制导信息提取、滑模变结构制导、三回路过载驾驶仪等算法相结合的末制导系统方案。最后,结合反辐射导弹应用场景,建立全系统仿真模型进行方案验证。结果表明,所设计的末制导系统对静止目标的打击精度为2 m,对于15 m/s以内的慢速移动目标,也具有较好的适应能力,落点圆概率误差(circular error probability, CEP)可以达到10 m左右。