基于dSPACE的矩阵变换器电流控制策略实现

基于dSPACE实时仿真平台，对以输出电流为控制目标的基本滞环控制、间接电流预测控制及直接电流预测控制（27种状态）策略进行了实验验证，对比空间矢量调制策略，它们都有输入电流谐波含量大的缺点。该文以改善矩阵变换器的输入电流质量为出发点，得到了一种新的电流控制方法。新方法与基本的电流预测控制相比，输入电流的谐波有大的减少，改善了矩阵变换器的输入性能。通过dSPACE硬件实时仿真平台对新控制策略进行了实验研究，实验结果验证了该控制策略的正确性。     

基于空间电压矢量PWM控制的磁轴承开关功放

针对传统开关功放驱动多自由度磁轴承体积大、功耗大的缺点,设计了一种新型磁轴承功放.该功放采用了三桥臂主电路拓扑结构以及空间矢量PWM控制策略,利用六个功率开关管的八种开关状态相对应的基本电压空间矢量来逼近磁轴承线圈的电压,根据线圈空间电压矢量切换来对其电流进行控制.这种功放能够提供双极性的电流驱动,同时驱动磁轴承两个自由度的绕组,该功放驱动的磁轴承线圈电压具有三态,具有三电平功放低纹波电流的优点.仿真和实验结果表明,该功放可以独立的对两路输出电流进行控制,并且能够控制其很好地跟踪给定信号.与传统类型的磁轴承开关功放相比,减小了体积和开关损耗,提高了可靠性,特别适合于空间环境应用.     

基于空间矢量调制的异步电机直接转矩控制

对一种基于空间矢量调制（SVM）技术的异步电机直接转矩控制（DTC）系统进行了建模与仿真研究，基于SVM的DTC方案可以有效地减小转矩波动。在SVM-DTC中使用了两个PI控制器，可以得到能够准确补偿当前定子磁链与转矩误差的参考电压矢量。然后，利用SVM技术将参考电压矢量转换为相应的PWM开关信号。给出在MATLAB／Simulink下对这种SVM-DTC系统的仿真结果，说明了模型的有效性。     

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.     

基于桥臂电流控制的风力发电并网逆变器研究

在大功率风力发电系统中,并网逆变器控制是实现电能转换与传输的重要环节。针对采用T型滤波器结构的风力发电并网逆变器,提出基于桥臂电流闭环结合前馈补偿间接控制逆变器并网输出电流的控制策略,并根据三相电压源型并网逆变器开关函数的数学模型进行了控制系统仿真研究。仿真实验结果证明采用该控制策略提高了并网逆变器的稳定性和动态性能,同时可以有效抑制并网节点输出电流中的电流谐波。     

基于自适应滑模变结构的卫星天线指向伺服控制系统设计

将自适应滑模变结构方法应用于卫星天线跟踪指向控制伺服系统。电流环采用电压空间矢量脉宽调制技术驱动永磁同步伺服电机，位置环采用自适应滑模变结构控制，通过自适应方法调节控制器中等效输出控制量部分，以减小外部干扰和自身参数变化对系统的影响，提高伺服系统的鲁棒性。仿真结果表明伺服系统控制性能良好，输出稳定，具有较强的鲁棒性。     

基于高斯混合过程的空间机器人任务空间预测控制方法

针对空间机器人的精准操控需求和任务空间控制问题，提出了一种基于高斯混合过程的模型预测控制方法。在建立的空间机器人标称模型基础上，考虑实际工作过程中由于关节摩擦、参数测量误差导致的建模误差，利用高斯混合过程对标称模型的不确定性进行精确、高效的分析和修正。其次，基于修正后的模型提出了非线性模型预测控制方法，在考虑实际物理约束，如关节限位、输入饱和等的情况下，实现了空间机器人基座和机械臂末端位姿对期望轨迹的直接精准跟踪。最后，考虑航天器在轨操控中的推力器冗余配置问题，设计了推力分配方案，并通过仿真结果校验了所设计控制方法的有效性。     

半桥变换器中的非线性现象研究

研究了一个实际的半桥变换器,在电流连续模式下把该变换器的四个开关状态等效为两个开关状态,推导出了其等效电压模式控制的Buck电路拓扑.根据这个拓扑,基于Matlab/Simulink构建了读变换器的等效仿真模型,该模型可被用于研究其在时域和V-I相空间的非线性现象.当输入电压、电容和电感的值变化时,分别进行了仿真,并把混沌现象在相图上加以显示.对仿真结果进行了分析.输入电压的波动、不适当的变压器变比、不适当的电容和电感参数都可把该变换器带到混沌运行范围.从而该实际半桥变换器的非线性现象被加以验证.     

基于强化学习的连续型机械臂自适应跟踪控制

针对空间主动碎片清除操作中连续型三臂节机器人系统跟踪问题,提出一种基于强化学习的自适应滑模控制算法。基于数据驱动的建模方法,采用BP神经网络对三臂节连续型机械臂进行建模,并作为预测模型指导强化学习实时调节所提出滑模控制器的控制参数,从而实现连续型机器人运动的实时跟踪控制。仿真结果表明：提出的数据驱动的预测模型对随机轨迹预测的相对误差保持在±1%以内,能够高精度地反映系统动态特性。对比固定参数的滑模控制器,提出的自适应控制器在保证系统达到控制目标的同时具有更低的超调量和更短的调节时间,表现出更好的控制效果。     

基于模型预测控制的智能车辆避障跟踪仿真

针对智能车辆的避障跟踪控制问题,设计一种模型预测控制器。该控制器采用分层结构,上层基于非线性车辆点质量模型在避障时进行局部路径规划,下层基于单轨车辆动力学模型实现路径跟踪。通过Carsim和Matlab联合仿真,利用粒子群算法在线优化控制器参数,以不同的速度测试控制器性能,仿真结果表明：控制器具有良好的鲁棒性和实时性,跟踪误差较小,在单个和多个障碍物情况下,通过分层控制均实现了平稳避障并重新跟踪上原路径,表明控制器准确性高。     

基于风速预测模型的风电一次调频仿真研究

为进一步提高风速预测精度,考虑数据内部结构性与外部影响因素耦合性叠加特征,以及风电机组功率特性,构建逆向前馈神经网络自回归移动平均模型(back propagation-autoregressive integrated moving average model, BP-ARIMA),并对风电场风速进行预测仿真,通过与实际数据对比分析,验证了所建模型具有较高预测精度。在所建预测模型基础上,基于风力发电机组典型功率特性曲线,统筹考虑储能装置容量优化配置与风电机组的致稳性问题,应用MATLABSIMULINK平台进行风电机组一次调频仿真。结果显示：一次调频控制策略的频率调节能力相较于常规超速减载调频控制可至少提高十个百分点。     

基于BLP-ALO-SVM的风电功率短期预测方法

为了对短期风电功率及其波动范围作出有效预测,提出一种基于混合算法优化支持向量机的风电功率短期预测方法。采用探索性数据分析对原始风速数据进行预处理,提高风速数据的质量;采用混沌映射、莱维飞行策略和粒子群算法提升蚁狮算法的性能;应用经混合算法优化的支持向量机模型对风电功率进行预测。实验结果表明：相较于新型的风电功率预测模型,该方法输出的结果预测误差更低,表现出对于风电功率更好的预测能力。     

基于混合建模仿真的大型风电场降损控制

由于大型风电场变压设备多、集电线路长,在实际运行中集电系统损耗突出,对此提出一种利用风电机组作为分布式无功源,以优化风电场内潮流、降低集电系统总体损耗的无功/电压控制策略。同时,为提升风电场建模以及多场景降损优化仿真的效率,设计了一种基于对象模型组态与控制算法编程相结合的混合建模仿真方案,风电场模型采用模块组态建模,并由控制算法形成的引擎文件自主调用实施仿真优化。通过对某125 MW大型风电场进行降损控制的算例研究,验证了所提控制方案的有效性和混合仿真建模方法的高效性。     

基于改进MPC的协同自适应巡航控制策略研究

针对环境干扰、传感器噪声和跟随时变车速稳定性较差等问题,提出一种基于KF(kalman filtering)的改进MPC(model predictive control)算法。搭建CACC(cooperative adaptive cruise control)车辆间纵向运动学模型,并建立离散状态空间方程;利用KF对状态变量降噪,同时对预测模型进行鲁棒性设计;对不同工况下CACC控制目标进行分析,分别建立目标优化函数。通过搭建Simulink与CarSim联合仿真模型进行验证,结果表明,改进MPC算法能够提高城市与市郊工况下车辆的燃油经济性与驾乘舒适性,实现公路工况下对时变车速的稳定跟随。     

有源电力滤波器直流侧电压控制系统的仿真

针对有源电力滤波器的特点,提出一种用MATLAB/Simulink元件库中的电力电子器件建立闭环控制系统的仿真模型,用特有的S函数对改进的ip-iq算法编程实现。仿真分析了投入APF前后系统建立过程各个变量的状态变化,针对其结果进行了定性分析研究,分析影响APF投入及其直流侧电压控制的各种因素。仿真分析表明,系统仿真模型有效地模拟了系统启动过程中,补偿电流指令及直流侧电压的过渡过程,对研究和应用数字化控制技术的有源电力滤波系统具有重要指导意义。     

交-交矩阵变换器电压传输比的仿真研究

针对矩阵变换器电压传输比低的缺陷,提出了一种新颖的调制策略。借助矩阵变换器间接变换法的基本思路,虚拟整流过程中,采用输入电流的空间矢量调制;虚拟逆变过程中,采用输出电压空间矢量过调制模式I,然后,消除中间直流环节,得到交-交矩阵变换器的控制策略。着重对输出电压空间矢量过调制模式I进行了详细的分析,给出了有关具体的控制算法以及电压传输比与调制系数的关系式等,由计算可知,电压传输比可以提高到0.91。最后,运用MATLAB语言进行了建模,通过仿真实验验证了这种新颖控制策略的可行性。     

空间矢量调制型凸极同步电动机直接转矩控制

凸极同步电动机的定子磁链变化时间常数通常较小,采用传统的双滞环直接转矩控制(DTC)策略使得电机的电磁转矩和定子磁链存在着较大的脉动。将空间矢量调制型直接转矩控制(SVM-DTC)策略引入到凸极同步电动机,优化的空间电压矢量组合实现了转矩、磁链误差的精确补偿,同时保证功率器件开关频率恒定。仿真结果表明,与凸极同步电动机传统DTC相比,基于SVM-DTC策略的控制系统能够使电机定子电流畸变率明显降低;转矩和定子磁链脉动显著减小;转矩响应速度快;运行平稳。