检索结果-南通市图书馆

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于扰动观测器的永磁同步电机调速系统控制

基于扰动观测器的永磁同步电机调速系统控制

作者：许彦卿东南大学

学位级别：硕士

近几十年来,随着大功率电子器件和现代电机控制技术的发展,电机调速系统在电动车、机器人以及数控机床等各个方面得到了广泛应用。永磁同步电机因为其高效率、宽调速范围和良好的跟踪性能在调速系统中占据了越来越重要的地位。但是,永... 详细信息

近几十年来,随着大功率电子器件和现代电机控制技术的发展,电机调速系统在电动车、机器人以及数控机床等各个方面得到了广泛应用。永磁同步电机因为其高效率、宽调速范围和良好的跟踪性能在调速系统中占据了越来越重要的地位。但是,永磁同步电机及其逆变驱动系统是一个非线性多变量系统,经典控制理论不能取得良好的控制效果,越来越多海内外的专家学者研究如何将现代控制理论用于永磁同步电机。本文首先介绍了永磁同步电机的数学模型,在数学模型的基础上分析了基于速度外环和电流内环的双闭环永磁同步电机调速系统。接着介绍了永磁同步电机电流环控制方案,在电流环传递函数的基础上,通过零极点对消的方法得到一个二阶系统,通过选择合适的阻尼比与带宽来得到所期望的系统响应。然后分析了速度环分别为PI控制器与IP控制器的速度调节系统,理论分析表明在相同调节时间的情况下,PI控制器的抗扰性能与IP控制器的抗扰能力一致,PI控制器的上升时间小于IP控制器,但是超调量大于IP控制器。最后通过仿真证明了理论分析的有效性,为永磁同步电机电流环与速度环控制器的选择提供了参考依据。为了得到更好的跟踪与抗扰性能,本文将扰动观测器引入永磁同步电机控制系统,设计了速度环调节器为P+DOB控制器的调速系统。理论分析表明P+DOB控制器实际上是一个二自由度控制器,可以调节比例系数与低通滤波器带宽来分别调节系统的响应速度与抗扰性能,简化了参数调节。然后比较了低通滤波器分别为一阶低通滤波器与二阶低通滤波器的P+DOB控制器的性能,得出了在响应速度及抗扰能力相同的前提下,基于二阶低通滤波器的P+DOB控制器电流波动与转速波动较小,性能优于基于一阶低通滤波器的P+DOB控制器。最后,通过MATLAB仿真验证了结论的有效性。

关键词：永磁同步电机扰动观测器 PI控制器 IP控制器 P+DOB控制器

基于地基与机载LiDAR数据的阔叶林LAD反演

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于地基与机载LiDAR数据的阔叶林LAD反演

作者：戴雷宇电子科技大学

学位级别：硕士

森林冠层叶面积的垂直分布状况对森林的辐射平衡以及与大气的质能交换有重要影响,是由叶片至整个生态系统自底向上作用过程中的关键因素。叶面积密度(Leaf Area Density,LAD)是表示叶面积垂直分布的重要参数,准确反演植被的LAD曲线对整... 详细信息

森林冠层叶面积的垂直分布状况对森林的辐射平衡以及与大气的质能交换有重要影响,是由叶片至整个生态系统自底向上作用过程中的关键因素。叶面积密度(Leaf Area Density,LAD)是表示叶面积垂直分布的重要参数,准确反演植被的LAD曲线对整个生态系统的研究具有重要意义。激光雷达技术近年来发展十分迅速,具有全天时、全天候、主动非接触式对目标进行真三维测量的优势,被广泛应用于森林参数的定量测量和反演中。为了准确反演LAD,本文建立了基于地基LiDAR数据的叶片点云提取新算法,利用体元化的冠层分析法反演了基于地基与机载LiDAR数据的单木与阔叶林冠层LAD;并通过对比分析,提出了LAD曲线重构的方法,消除扫描盲区对叶面+积密度反演的影响。主要工作及结论如下:(1)叶片提取算法研究:基于叶片点云和非光合组分点云在法向量上的差异提出了邻域内点云法向量差分法,并对本文实验获取的两棵木兰树地基LiDAR点云进行了叶片点云提取,通过采样分析和目视检查对分割结果进行验证,两棵木兰树的叶片提取率分别为86.53%和84.63%。(2)单木与阔叶林LAD反演:基于单木木兰地基LiDAR数据对基于体元的冠层分析法(Voxel-based Canopy Profiling,VCP)LAD反演模型进行了研究和验证,探讨了最佳体元大小的选择。结果表明,体元大小设置为输入模型点云的平均点间距时,LAD反演结果最准确,其叶面积分布曲线和冠层垂直结构高度一致,且利用实测LAI验证精度可达90%以上。其次,通过地形校正和数据分块处理,将基于VCP的LAD反演模型成功应用于区域白桦林样方的冠层LAD反演。(3)地基与机载LiDAR数据协同反演LAD:首先利用样方角点GPS坐标结合多站点点云拼接原理和ICP算法完成白桦林样方地基与机载LiDAR数据进行配准。实验结果表明经过配准处理后,地基数据与机载LiDAR数据轮廓基本重叠,两个点集之间的平均点距小于0.2m,小于机载LiDAR数据0.5m的分辨率。其次分别以0.05 m×0.05 m×0.05 m和0.5 m×0.5 m×0.5 m的体元大小反演了白桦林样方地基LiDAR数据和机载LiDAR数据的LAD曲线。通过对比分析,确定了各个样方地基LiDAR与机载LiDAR扫描盲区的发生高度,并在此基础上对LAD曲线进行重构,得到样方的最终LAD曲线,消除了扫描盲区对LAD反演的影响。

关键词：地基LiDAR 机载LiDAR 叶面积密度 VCP 阔叶林冠层扫描盲区

考虑干扰和摩擦的交流伺服系统的模型预测控制算法研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

考虑干扰和摩擦的交流伺服系统的模型预测控制算法研究

作者：付胜国东南大学

学位级别：硕士

永磁同步电机具有转矩脉动小、效率高、转矩惯量比大等优点,在交流调速系统中得到了越来越广泛的应用。而实际工况下永磁同步电机存在的负载突变、参数摄动等干扰以低速摩擦等特性使得传统的PI控制难以保证最优的伺服控制性能,因而越来... 详细信息

永磁同步电机具有转矩脉动小、效率高、转矩惯量比大等优点,在交流调速系统中得到了越来越广泛的应用。而实际工况下永磁同步电机存在的负载突变、参数摄动等干扰以低速摩擦等特性使得传统的PI控制难以保证最优的伺服控制性能,因而越来越多的先进控制算法被应用到伺服系统中。本文的主要工作包括将工业过程领域中应用非常成熟的模型预测控制思想应用到永磁同步电机调速系统中,通过模型预测控制的滚动优化得到对应综合性能指标下的最优控制序列。并针对实际工况下强扰动和低速摩擦情况,分别设计了基于GPIO的模型预测控制、基于摩擦模型的模型预测控制用以提升电机在不同复杂工况下的性能。论文首先介绍了当前交流调速系统的发展概况、交流调速系统的几种主要控制算法的特点、永磁同步电机的数学模型以及基于矢量控制的永磁同步电机调速系统的实现方案。接着介绍了模型预测控制方法原理,并针对永磁同步电机调速系统设计了速度环模型预测控制器,对其参数调整规律和控制性能进行了仿真和实验研究。然后针对强扰动工况下电机负载突变以及参数摄动等特点,研究了基于GPIO的速度环模型预测控制的设计与仿真,仿真结果表明该设计相对常规模型预测控制具有更强的抗扰动性能。最后考虑到数控机床、工业机器人等高精度伺服应用场合中摩擦带来的性能下降,提出了基于摩擦模型的速度环模型预测控制,通过离线辨识Stribeck摩擦模型,在线补偿预测模型输出。仿真结果表明有效改善了伺服系统低速情况下的位置跟踪“平顶”现象和速度“死区”现象。

关键词：永磁同步电机模型预测控制 GPIO Stribeck模型参数辨识

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

油量执行器系统滑模控制算法研究

油量执行器系统滑模控制算法研究

作者：胡建沛东南大学

学位级别：硕士

作为内燃机的代表,柴油机在车用动力中占据着重要的地位。改善柴油机的燃烧效率以及提高柴油机的经济性一直以来都是研究的热门话题,而柴油机电控燃油喷射系统作为柴油机的重要组成部分,是目前主要的研究对象之一。电控VE泵是燃油喷射... 详细信息

作为内燃机的代表,柴油机在车用动力中占据着重要的地位。改善柴油机的燃烧效率以及提高柴油机的经济性一直以来都是研究的热门话题,而柴油机电控燃油喷射系统作为柴油机的重要组成部分,是目前主要的研究对象之一。电控VE泵是燃油喷射系统中的供油系统,它基于传统的位置式分配泵改进而来的,对原有的机械式供油系统改动较少,更为适合我国当前国情。电控VE泵中的油量执行器控制着进入柴油机燃烧室的燃油量,是电控VE泵中的重要控制元件,它的工作原理是通过旋转电磁铁带动控制轴旋转,利用控制轴末端的偏心球的偏心关系带动油泵滑套进行左右往复运动,改变供油有效行程,实现控制供油量的目的。本文为了提升柴油机电控VE泵中油量执行器系统的响应速度和抗干扰能力提出了多种先进的控制方法,并通过仿真和实验结合的方式验证所设计控制器的有效性。本文首先介绍油量执行器系统的基本结构和工作原理,在此基础上,分析油量执行器中的非线性特性,建立数学模型。根据建立的数学模型,首先提出了基于扩张状态观测器的复合控制方法。这种控制方法主要利用扩张状态观测器估计系统外部干扰,并在控制律中引入干扰估计作为前馈补偿,以达到抑制干扰的作用。最终通过仿真和实验验证了该方法的有效性。为了进一步提高系统的抗干扰能力,本文研究了基于扩张状态观测器的滑模控制方法。滑模控制具有较好的鲁棒性,并且利用扩张状态观测器对于干扰的估计作为前馈补偿项,不仅可以保证系统的抗干扰能力,还可以通过选择合适的切换增益削弱抖振现象。在基于线性滑模面控制的基础上,本文还研究了基于非线性滑模面的油量执行器系统非奇异终端滑模控制器设计。基于非线性滑模面的控制方法可以使系统状态误差在有限时间内收敛到原点,进一步提高了闭环系统的收敛性能。考虑到扩张状态观测器只能较好地处理慢时变类型的干扰,无法及时准确地估计周期性干扰,例如正弦波干扰。本文研究了基于高阶滑模观测器的油量执行器非奇异终端滑模控制方法。高阶滑模观测器可以准确地估计不同类型的干扰,例如周期性干扰和慢时变干扰,并且干扰估计误差可以在有限时间内收敛到零。通过仿真验证了该算法的有效性。

关键词：油量执行器扩张状态观测器滑模控制非奇异终端滑模控制高阶滑模观测器

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于超宽带雷达的呼吸心跳检测算法研究

基于超宽带雷达的呼吸心跳检测算法研究

作者：陈玉豪东南大学

学位级别：硕士

随着雷达技术的发展与成熟,将雷达技术应用于人体呼吸和心跳检测成为了信号处理领域的一个研究热点。超宽带信号具有穿透能力强、信号衰减小、分辨率高的优点,因此,基于超宽带雷达的呼吸心跳检测技术在灾害救援、军警应用、医疗健康等... 详细信息

随着雷达技术的发展与成熟,将雷达技术应用于人体呼吸和心跳检测成为了信号处理领域的一个研究热点。超宽带信号具有穿透能力强、信号衰减小、分辨率高的优点,因此,基于超宽带雷达的呼吸心跳检测技术在灾害救援、军警应用、医疗健康等方面具有极高的研究价值和现实意义。本文首先对超宽带技术进行了详细的介绍,并建立了人体反射的回波信号模型。针对呼吸心跳信号十分微弱容易淹没在背景杂波和噪声中的问题,通过背景杂波消除法对非目标信号予以消除。通过方差分析从回波矩阵中提取出人体反射的回波信号,并通过最小二乘法拟合趋势分量并予以消除。为了消除回波信号中其它频段的干扰信号,设计椭圆低通和带通滤波器滤波以提升信号的信噪比。针对呼吸谐波和心跳信号在频域上混叠而难以分离的问题,本文提出一种基于快速独立成分分析和集合经验模态分解相结合的呼吸心跳检测算法。首先将多个通道的回波信号作为观测信号进行独立成分分析,从分离的源信号中选择信号能量最大的源信号作为目标信号。然后,使用集合经验模态分解将目标信号分离成多个模态分量,通过相关分析剔除虚假分量并从剩余的分量中重构呼吸和心跳信号。实验表明,与经验小波变换和集合经验模态分解阈值重构法相比,该方法得到的呼吸心跳信号更干净。为了更进一步的消除呼吸谐波对心跳信号的干扰,本文在独立成分分析的基础上,提出一种基于变分模态分解和差分进化算法相结合的呼吸心跳检测算法。该算法一边使用差分进化算法搜索变分模态分解的最佳参数,一边从变分模态分解得到的模态分量中筛选出呼吸谐波模态并剔除,最后从模态分量中重构呼吸和心跳信号。实验表明,该算法可以消除呼吸谐波对心跳信号的干扰,从而实现呼吸信号和心跳信号的可靠检测。

关键词：超宽带雷达集合经验模态分解快速独立成分分析变分模态分解差分进化算法

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

微型燃气轮机系统建模与滑模控制方法研究

微型燃气轮机系统建模与滑模控制方法研究

作者：孙雁君东南大学

学位级别：硕士

当前各国提倡节能减排,传统化石能源的大量消耗会导致二氧化碳过度排放,不利于国家实现“碳达峰、碳中和”的工作愿景。因此,以可再生能源为主的分布式发电技术具有广阔的发展前景。微型燃气轮机具有响应迅速、输出稳定可靠和燃料经济... 详细信息

当前各国提倡节能减排,传统化石能源的大量消耗会导致二氧化碳过度排放,不利于国家实现“碳达峰、碳中和”的工作愿景。因此,以可再生能源为主的分布式发电技术具有广阔的发展前景。微型燃气轮机具有响应迅速、输出稳定可靠和燃料经济环保等优势,在分布式发电系统中占据重要地位。研究微型燃气轮机控制问题可以提高其工作效率,有助于实现节能减排和能源结构转型。微型燃气轮机系统是一种非线性、时变、变量存在耦合的系统,同时系统实际运行时存在多源干扰,包括未建模动力学、模型参数摄动等内部扰动和负载转矩和电网电压变化等外部扰动。这些多源干扰会对控制系统的性能产生不利影响。滑模控制算法是抗干扰能力很强的一类先进非线性控制算法,它被广泛应用于工业控制领域。本文致力于微型燃气轮机系统抗干扰控制研究。考虑到并网发电的微型燃气轮机结构复杂,各部分控制系统相对独立,本文将分别基于发电系统和并网系统设计滑模控制器。本文首先介绍了微型燃气轮机系统的组成结构和机电特性,并分别建立了发电系统和并网逆变器系统的数学模型。基于发电系统模型,首先研究了基于线性滑模面的滑模控制算法,并分析了传统滑模控制的抖振问题和收敛性问题。考虑到系统受到负载突变的影响,对被控对象进行干扰分析和建模。针对含非匹配干扰的控制系统,提出了基于有限时间干扰观测器的连续终端滑模控制器。仿真表明,所设计方法具有更好的动态性能和抗干扰性能。基于并网逆变器模型,本文首先给出了针对并网逆变器输出电流的解耦控制算法。这一算法能够解决由于坐标变换带来的d、q轴之间的电流耦合问题,但是系统受到扰动时难以取得较好的控制性能。因此,本文设计了一种基于积分滑模面的滑模控制器。仿真和实验表明,所设计的滑模控制算法能够提升动态和稳态性能,进而提升并网电流质量。为进一步研究并网逆变器中的电力谐波问题,首先利用快速傅里叶变换对谐波进行幅频特性分析。为抑制电力谐波、参数摄动等多源干扰对并网逆变器控制系统的影响,设计了一种复合干扰观测器用于干扰估计补偿,最终提出了一种基于复合干扰观测器的复合滑模控制算法。仿真和实验表明,所设计的复合干扰观测器能够对多种形式的干扰进行准确估计,同时验证了所提出控制方法的有效性。

关键词：微型燃气轮机并网逆变器滑模控制干扰观测器电力谐波

机电作动系统建模、分析与非线性控制方法研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

机电作动系统建模、分析与非线性控制方法研究

作者：沈冬冬东南大学

学位级别：硕士

机电作动系统是一种通过控制电机间接控制负载运动的特殊伺服系统,在航空航天、国防科技领域应用广泛。传动机构是机电作动系统中十分重要的一个环节,它连接了驱动电机以及负载,电机侧力矩经过传动机构后可以等比例放大,为拖动负载提供... 详细信息

机电作动系统是一种通过控制电机间接控制负载运动的特殊伺服系统,在航空航天、国防科技领域应用广泛。传动机构是机电作动系统中十分重要的一个环节,它连接了驱动电机以及负载,电机侧力矩经过传动机构后可以等比例放大,为拖动负载提供足够的转矩。传动机构本质上是一组齿轮,齿轮传动过程中会存在齿隙非线性特点,给整个机电作动系统带来不利影响,并且这种影响难以避免,使得系统速度跟踪性能下降。本文针对齿隙非线性对于机电作动系统速度跟踪的影响进行了研究。在广泛调研齿隙模型的基础之上,结合实际应用,选取了最常见的两种齿隙模型,并对这两种模型分别提出了相应的模型辨识算法。一种选取的模型为死区模型,将死区模型分为三段线性模型并分别使用最小二乘法进行辨识。第二种选取近似的连续死区模型,这种模型无需分段处理,是一种连续可微模型,对这种模型使用遗传算法进行参数寻优,辨识出对应的模型参数。为了验证所选模型的有效性以及辨识算法的可靠性,本文在伺服作动平台做了辨识补偿实验,实验证明了模型的准确性。齿隙非线性对机电作动系统速度跟踪的影响尤为明显,为了抑制这种非线性,需设计合理的补偿控制算法。本文基于死区模型提出了一种基于模型补偿的机电作动系统控制方案,通过补偿电流来抵消齿隙非线性。齿隙模型补偿可以消除齿隙非线性,但是在实际辨识过程中,辨识参数难免会出现误差,加上其他一些偏差如电流跟踪误差以及模型不准确性,为此设计滑模控制来压制这类不确定。普通的滑模控制器会存在抖振现象,限制了滑模控制在实际工程中的应用,本文提出了基于等速趋近律的机电作动系统连续滑模控制方案,有效地避免了抖振现象。仿真对比连续滑模控制算法与基于齿隙补偿的连续滑模控制算法,表明了后者具有更好的抗干扰能力。对齿隙模型偏差以及电流跟踪误差使用连续滑模控制需要设计合理的切换增益,切换增益会导致稳态时速度波动过大。为了提高系统的抗干扰能力和速度跟踪效果,本文对这部分扰动设计了广义比例积分观测器(GPIO)进行估计,设计相应的前馈补偿控制,最终得到基于齿隙模型补偿及GPIO前馈补偿复合连续滑模控制的机电作动系统控制方案。对比结果证明了基于模型补偿+GPIO前馈补偿的连续滑模控制方案具有更好的抗干扰性能,提升了系统速度跟踪性能。

关键词：机电作动系统齿隙非线性模型辨识滑模控制扰动观测

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

带柔性连接负载的交流伺服系统控制技术研究

带柔性连接负载的交流伺服系统控制技术研究

作者：李娜东南大学

学位级别：硕士

随着微电子技术、电力电子技术和现代控制理论的发展,交流传动取代直流传动成为必然的发展趋势。永磁同步电机因其体积小、重量轻、效率高等优点,在交流伺服系统中得到了广泛的应用。永磁同步电机伺服系统的调速控制通常采用电流内环和... 详细信息

随着微电子技术、电力电子技术和现代控制理论的发展,交流传动取代直流传动成为必然的发展趋势。永磁同步电机因其体积小、重量轻、效率高等优点,在交流伺服系统中得到了广泛的应用。永磁同步电机伺服系统的调速控制通常采用电流内环和转速外环的双闭环结构。在转速环控制器设计时,通常将电机转子-传动机构-负载当作一个刚体,惯量也直接折合到电机端。实际的伺服系统中,由于传动机构不是理想刚体,而容易发生机械谐振现象,使得系统的电流和转速发生持续大幅振荡的现象。因此,必须合理地设计转速环控制器以避免机械谐振现象。本文首先介绍了交流调速系统的发展概况,简要分析了带柔性连接负载的交流伺服系统研究现状及存在的问题。接着从电机速度调节原理出发,在分析永磁同步电机数学模型的基础上,讨论了永磁同步电机矢量控制方案。将伺服系统中的传动机构等效为一个扭转弹簧,整个柔性连接伺服系统则简化为一个电机-弹簧-负载的二质量系统,通过理论分析,建立起柔性连接伺服系统的数学模型,而且分析了系统产生机械谐振的机理。然后设计提出了以伪随机序列作为激励的、对转速环被控对象的频率特性辨识方案,根据频率特性辨识结果获取系统谐振频率的同时,得出对负载惯量、柔性连接环节的刚度等参数进行辨识的方法。通过仿真和实验结果对算法进行验证。在对系统进行简化之后,从谐振产生的直观原因出发,考虑抑制负载力矩的振荡,利用扰动观测器对电机端的负载力矩进行估计,并把估计结果补偿到力矩给定端,设计提出了基于负载力矩观测的反馈控制算法。利用仿真结果验证了所设计算法的性能。最后,针对机械谐振在线抑制的应用需求,设计提出了基于自适应ⅡR陷波滤波器的机械谐振在线抑制算法。利用递推算法对系统谐振频率进行在线估计,进而对陷波器的陷波频率参数在线调整。仿真和实验平台的验证结果验证了算法的有效性。

关键词：永磁同步电机柔性连接负载频率特性负载力矩反馈自适应ⅡR滤波器