双闭环Buck变换器系统模糊PID控制

针对传统线性PID控制对复杂控制对象难以建模及人工整定经验缺乏等问题,提出了一种双闭环Buck变换器系统的模糊PID控制策略。首先,设计了电压外环和电流内环结构以同时提高系统的抗扰性和跟随性;其次选择高斯函数和三角形函数相结合的隶属度函数以使控制器对小误差的灵敏度得以增强;接着,针对PID参数分别设计了3个子推理器并通过基于专家经验的规则库制定出Buck变换器的模糊规则,可以使控制器不依赖于Buck变换器系统精确的数学模型,从而克服传统PID控制导致的输出电压高超调、振荡等缺点;最后,设计了一套新型双闭环Buck变换器硬件系统,利用STM32单片机将模糊PID算法首次用于控制变化速度快、时滞小的被控量。实验结果表明:模糊PID控制策略不仅能够提高输出电压跟踪精度,还能有效抑制负载扰动及参数摄动,在阶跃启动下,系统输出电压超调量低于10%,调节时间低于3ms;与传统PID单环系统相比,其输出电压纹波、扰动下的最大动态压降和恢复时间均减小了一个数量级以上。     

一种应用于单电感双输出降压型数字直流-直流变换器的双模PID补偿器

设计了一种应用于单电感双输出降压型数字直流-直流变换器的新型双模PID补偿器,该PID补偿器基于数字重设计方法实现,同时针对数字PID的非理想效应作出改进,优化了负载发生连续剧烈跳变时的动态响应特性.所提出的双模PID算法,已通过Virtuoso仿真验证,相对于没有采用双模控制方式的PID,输出电压下冲减小60%,恢复时间缩短50%.该补偿器已成功应用于输入5V,输出1.2V/2.5V,开关频率4MHz的单电感双输出降压型数字直流-直流变换器.     

抑制风剪切和塔影效应引起的风力机电压闪变

在建立反映风剪切、塔影效应因素的并网双馈发电机系统的数学模型的基础上,针对并网风力机输出功率中主要的闪变频率设计了闪变抑制控制器,控制器中PID参数采用遗传算法进行离线整定。仿真表明,该控制方法可以有效地抑制并网双馈风力机引起的电压闪变。     

磁共振成像系统中梯度放大器前级电源的非线性控制

为了实现磁共振成像系统中梯度放大器前级电源对负载电流阶跃的高速响应,提出了一种单电压环非线性PID控制器,该控制器的控制参数是基于误差变化的指数函数。为了进一步提高性能,在此非线性PID控制器的基础上,增加了一个电流内环比例控制器。在一台120V/30A的前级电源样机上进行了实验验证,将这2种控制策略对负载电流阶跃时输出电压动态响应结果与系统的动态物理极限进行了对比。实验结果表明:所设计的电压电流双闭环非线性控制器比单电压环非线性PID控制器有更好的动态响应性能,更接近系统的动态物理极限。     

基于非线性PID的微电网虚拟同步发电机控制

为解决传统虚拟同步发电机(VSG:Virtual Synchronous Generator)电压电流双闭环控制的抗扰动性能差,受系统参数变化及各种不确定影响较大等问题,在建立微电网VSG转动惯量自适应控制模型的基础上,采用一种基于跟踪微分器的非线性PID(Proportion Integration Differentiation)实现电压外环和电流内环的控制,并根据输出信号的反馈值实时调节系统动态响应,从而达到稳定输出的效果。通过仿真验证了基于非线性PID的微电网虚拟同步发电机双闭环控制的正确性和有效性。     

三相SVPWM逆变电源输出波形优化控制策略

为了提高三相逆变电源的电压输出波形质量,减少输出电压的谐波分量和总畸变率,提出模糊神经元PID控制策略。以DSP芯片为控制系统核心,对输出电压进行Clarke和Park矢量变换,采用人工神经网络方法与PID控制理论构成神经元PID控制器,对PID控制器参数进行在线调整,将模糊控制理论引入神经元PID控制器形成模糊神经元PID控制策略,并将基于60°坐标系的SVPWM算法用于逆变电源控制系统中,对系统稳态负载、动态负载、不对称负载情况下分别进行仿真实验。仿真结果表明:采用模糊神经元PID控制策略控制下的三相SVPWM逆变电源,在不同负载情况下的输出电压谐波分量小,总畸变率少,达到电压输出波形质量性能要求。     

基于PID+PWM双反馈的高效率H桥驱动DPSS双向温控电源设计

由于PID反馈控制的H桥驱动双向温控电源存在转换效率低的问题,采用了PID+PWM双反馈控制方法,设计了一种高效率H桥驱动DPSS双向温控电源。实验测试表明,采用PID+PWM双反馈方法,在保证温控精度的同时,将双向温控电源的转换效率由55%提高到95%。采用该双向温控电源驱动8 W、532 nm DPSS激光器,取得了较好的实验效果。     

电动汽车双向DC/DC变换器的设计

采用全桥谐振C LCLC变换器和模糊PID控制的半桥Buck Boost变换器,组成两级式双向DC/DC变换器拓扑;并根据等效模型计算出谐振元件参数,即变压器的匝比为1∶1,输入输出电压为400 V,谐振电感为100 μH,谐振电容为253 μF,半桥Buck Boost变换器中的滤波电感为5 000 μH,滤波电容为127 μF。仿真结果表明,全桥谐振C LCLC谐振变换器输入电压与输出电压一致;模糊PID控制策略可有效降低充电状态下电压超调量,缩短调节时间,提高系统的抗扰动能力,说明所采用的设计工艺能有效提高电动汽车变换器的动态、稳态性能和抗扰动能力。     

基于单片机的交流调压器设计

本文在研究了目前国内外调压电源的基础上,提出了一种基于单片机的交流调压器系统。系统采用单片机Dspic30f6014a作为主控制芯片,设计了基于Dspic30f6014a单片机的硬软件系统的数字式交流调压器,同时实现了过电压的保护和电流及电压的过零点检测。运用MPLAB IDEv8.6来检测系统性能,使用模糊PID控制算法进行了仿真分析。结果表明模糊PID控制的交流调压器输出电压波形好,对电源谐波污染小。     

基于模糊PID的质子交换膜燃料电池输出电压控制

为了保持质子交换膜燃料电池(PEMFC)的输出电压稳定,该文提出了一种电压动态控制模型.设计了一种自适应模糊比例积分微分(PID)控制器.通过3个模糊控制器实时地整定PID控制器参数.当电池负载发生变化时,通过调节氢气流速控制PEMFC电堆的输出电压.仿真结果表明,所建模型能较好地反映PEMFC的动态性能.与PID控制器相比,自适应模糊PID控制器可以使电池的输出电压快速平滑地过渡到设定值.     

单片机控制IGBT逆变埋弧焊机的研制

针对IGBT逆变埋弧焊机设计了基于单片机80C196KC的控制系统,介绍了系统的软、硬件组成和控制原理.焊接电源采用PWM控制技术,通过电流反馈PI控制算法调节电源输出外特性.送丝及行走小车调速系统采用MOSFET型开关电源,采用电弧电压反馈PI算法,实现了送丝速度的闭环控制.研制的焊机具有参数预置、数字显示和自动引弧收弧等功能.试验结果表明,样机性能稳定,工作可靠,达到了设计要求.     

一种双环控制的恒压大电流弧焊逆变电源

针对传统CO2 焊接电源的单环控制、动态特性不好、工作不可靠等缺点 ,介绍了一种采用全桥逆变电路作为主电路 ,分别以电压反馈和变压器原边电流反馈作为外环、内环双环控制的恒压大电流弧焊逆变电源装置 ,阐明了它的工作原理 ,分析了这种基于PI调节的、以PWM控制器UC3846为核心的控制系统。实验证明 ,该逆变电源装置具有快速性和稳定性好、可靠性高和功率较大的优点。     

双脉冲MIG/MAG焊全数字控制策略

对于双脉冲MIG/MAG焊,在基于变速送丝的基础上,为实现等弧长控制与过程稳定,提出了包括弧长稳定、电压和电流瞬时值反馈计算的三闭环控制模型.在每个熔滴过渡周期内,该模型能够检测弧长变化并做出调整,对于干伸长的变化也能进行实时补偿.采用DSP进行了全数字实现,样机实验表明,所提出的控制策略可行,焊接过程稳定,焊缝成型美观.     

CO2电弧焊电流波形模糊逻辑控制

在CO2焊波控法中，将燃弧分为两个恒流阶段，燃弧前期采用大电流控制可以放善焊缝成形，而在短路过渡前的燃弧后期用小电流恒流控制可以减少飞溅，本研究以此工艺为基础，针对恒流控制系统的弧长恒定问题，提出了稳定燃弧前期电弧电压的波形模糊逻辑控制方法，设计了波形模糊逻辑控制器并进行了仿真研究，通过试验优化了CO2焊工艺参数，从而获得飞溅少、成形好的优质焊缝。     

单片机控制等离子喷涂(焊)电源研制

研制了 80 98单片机控制的等离子喷涂和喷焊两用电源 .主电路为带平衡电抗器晶闸管整流电路结构 ,空载电压可分档调节 ,最大输出功率为 1 2 0 k W,电流连续调节范围 30～ 630 A.恒流输出 ,抗网压波动能力强 ,且具有电流预置和规范参数实时数显等功能 ,满足等离子喷涂 (焊 )对电源的要求 .     

旁路耦合电弧MIG焊数据采集系统的设计与实现

建立一套用于旁路耦合电弧MIG焊接的实验系统,运用LabVIEW编写旁路电弧MIG焊多路电流电压、电弧图像的采集程序,实现焊接电流、电压高速采集,实时显示及存储功能.根据采集得到的实验数据,分析在不同焊接旁路电流输出下,焊接电弧图像、电流电压同步采集过程中电流与电压数值关系及电弧形态.同步过程电流电压数值关系和电弧形态.研究结果表明,旁路电弧MIG焊接过程电流电压信号稳定,焊缝成型质量好,符合旁路耦合电弧理论关系.     

短路过渡高速焊波控法的研究

在对高速焊分析的基础上，提出了多种电流波形控制方法：恒压特性、恒流特性、大恒流 小恒流特性，并分别介绍其工作过程．通过实验获得了适合于高速焊的波控方法：大恒流 小恒流特性控制；对波控参数的优化使焊接速度提高到1.5m/min.焊接过程稳定，飞溅小，焊缝成形表面光滑，熔宽均匀一致，波纹致密，焊接质量好．对燃弧阶段采用两段恒流进行控制是全新的控制思路，有利于实现燃弧能量的精确控制．     

Arc characteristics of submerged arc welding with stainless steel wire

The arc characteristics of submerged arc welding (SAW) with stainless steel wire were studied by using Analysator Hannover (AH). The tests were carried out under the same preset arc voltage combined with different welding currents. By comparing the probability density distribution (PDD) curves of arc voltage and welding current, the changes were analyzed, the metal transfer mode in SAW was deduced, and the characteristics of a stable arc were summarized. The analysis results show that, with an increase of welding parameters, the short-circuiting peak in the PDD curves of arc voltage decreases gradually until it disappears, and the dominant metal transfer mode changes from flux-wall guided transfer to projected transfer and then to streaming transfer. Moreover, when the PDD curves of arc voltage are both unimodal and generally symmetrical, the greater the peak probability and the smaller the peak span, the more stable the arc becomes.     

数字化控制的埋弧自动焊装备研究

应用数字化控制技术、模糊控制方法、功率调节技术等有机地结合,进行了数字化控制的埋弧自动焊装备研究。在深入分析埋弧焊工艺要求的基础上,引入电流双闭环控制以及限制最小脉宽的方法,研究了一种恒流带外拖的埋弧焊电源外特性。设计了基于80C320和80C552单片机双核控制的埋弧自动焊控制器;采用模糊控制算法,将80C320用于电源外特性控制,80C552完成埋弧焊焊接过程的控制;控制器之间通过RS485串行接口交换数据。实验表明,该埋弧自动焊装备具有操作控制简单、运行可靠;焊接过程稳定,起弧成功率高,焊缝熔深大、成形好等优点。     

大功率埋弧焊交流方波逆变电源研究

应用逆变并联技术、双闭环控制技术、嵌入式控制等有机地结合,研制了大功率埋弧焊交流方波逆变电源。通过对所研制电源进行了测试与试验,实验结果表明,该电源具有引弧容易、动态性能好,电流过零速度快,焊接过程稳定,焊缝成型光滑,美观等优点,可用于粗丝或多丝高效埋弧自动焊。