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BUCK型开关变换器最优PID控制器设计

电机与控制学报 2008年第6期12卷 639-643页

作者：马红波冯全源西南交通大学信息科学与技术学院四川成都610031

针对开关电源的复杂性和时变性,传统PID控制器整定方法无法很好满足其控制性能要求的问题,提出一种面向性能指标的最优PID控制器参数整定方法。基于DP算法,计算保证闭环系统稳定的PID控制器参数范围;利用具有全局寻优能力的遗传算法,按... 详细信息

针对开关电源的复杂性和时变性,传统PID控制器整定方法无法很好满足其控制性能要求的问题,提出一种面向性能指标的最优PID控制器参数整定方法。基于DP算法,计算保证闭环系统稳定的PID控制器参数范围;利用具有全局寻优能力的遗传算法,按照ITAE性能指标在该范围内进行参数寻优。以BUCK变换器为利的仿真研究表明,该方法在指定的性能指标上取得了满意的控制效果,在负载发生摄动时,较传统PID控制器,具有较好的鲁棒性,且计算相对简单、实用性强,可推广到非线性PID控制器的参数整定和相关工程实践中。

关键词：遗传算法 BUCK开关变换器 PID控制器 DP算法

同步整流双谐振LLC-DCX悬浮控制电源研究

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电机与控制学报 2017年第6期21卷 18-25页

作者：刘文军易俊宏马红波西南交通大学电气工程学院四川成都610031

针对传统悬浮控制电源设计中存在的占空比失调、稳压率差及转换效率低等问题,提出基于同步整流双谐振LLC-DCX的两级式变换方案。该方案在实现主次侧开关管ZVS和二次侧整流管低损耗的同时,降低了输入电流纹波;在介绍了双谐振LLC-DCX的工... 详细信息

针对传统悬浮控制电源设计中存在的占空比失调、稳压率差及转换效率低等问题,提出基于同步整流双谐振LLC-DCX的两级式变换方案。该方案在实现主次侧开关管ZVS和二次侧整流管低损耗的同时,降低了输入电流纹波;在介绍了双谐振LLC-DCX的工作原理的基础上,讨论了电源的关键参数设计。210W,220-380V输入、4路输出的原理样机实验结果及比较很好地验证了研究方案的先进性与可行性。

关键词：同步整流悬浮控制电源双谐振LLC—DCX 多路输出

渤海沉积物中氮的赋存形态及其在循环中的作用

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渤海沉积物中氮的赋存形态及其在循环中的作用

作者：马红波中国科学院海洋研究所

学位级别：硕士

为揭示渤海沉积物中氮的生物地球化学循环过程，本文应用自然粒度下的分级分离浸取方法首次对渤海沉积物中氮的形态进行了研究，获得了氮形态分布的地球化学特征;将沉积物氮中可转化和非转化部分定量区别开，并对可转化态中各形态氮... 详细信息

为揭示渤海沉积物中氮的生物地球化学循环过程，本文应用自然粒度下的分级分离浸取方法首次对渤海沉积物中氮的形态进行了研究，获得了氮形态分布的地球化学特征;将沉积物氮中可转化和非转化部分定量区别开，并对可转化态中各形态氮对其循环贡献的大小进行了评估;结合底栖生物的分布初步探讨了沉积物中氮与生物生产的关系及底栖生物对氮循环的影响。得到的主要结论包括：渤海沉积物中氮的形态分布特征及其控制因素。表层沉积物中IEF-N、CF-N、IMOF-N和 OSF-N占TN的比例分别为3.67％，0.31％，0.42％和26.45％，OSF-N是可转化态氮的优势形态。IEF-N中NH和NO具有不同的成岩机制：NH主要受OC、Es和粘土矿物性质影响，NO 与水体分布密切相关。CF-N含量最小，主要受沉积环境pH值的影响。IMOF-N主要由NH在 Fe上的吸附形成，受沉积物的氧化还原环境控制。OSF-N除与物质来源有关外，受到粘土矿物性质及沉积物粒度的影响。Fe、Mn和Co对IEF-N和IMOF-N的成岩作用影响明显，Cu、Pb 和Mo对OSF-N的分布产生影响，二者作用的机理不同。表层样中，约69.15％的氮经过早期成岩作用而埋藏，短期内不再参与循环。氮的埋藏通量与沉积物聚积速率呈显著正相关，同时受温度、Eh、OC、盐度、硫化物含量等因素影响。沉积物中C/N和N/P均呈现异常的低值，前者主要是由于沉积物中保留了大量的无机氮，后者主要因为陆地排放大量磷入海以及磷的埋藏效率高于氮所致。柱状样中，IEF-N基本随深度减小，IMOF-N随深度有突变现象，OSF-N随深度的变化表明了矿化作用进行的程度。对沉积物中生源要素分解速率常数有：N＞P＞C＞Si。表层沉积物中可转化态氮占总氮的比例高于深层沉积物。OC/ON随深度减小表明沉积物通过某种机制富集了有机氮。各形态氮在氮循环中作用及渤海氮循环收支。对渤海沉积物中可转化态氮的量进行了估算， IEF-N、CF-N、IMOF-N和OSF-N分别为3.657×10kg，2.794×10kg，3.832×10kg和2.372 ×10kg;结合室内模拟的氮的界面交换通量，估算其完全释放所需的时间分别为2.15a，0.16a， 0.225a和13.94a。各形态氮释放的顺序与其结合牢固程度一致，即IEF-N＞CF-N＞IMOF-N ＞OSF-N，其对界面交换的贡献大小则随时间尺度大小发生变化：随时间尺度增加，IEF-N、CF- N、IMOF-N的贡献逐渐减小，OSF-N的贡献逐渐增大，当时间尺度大到足以使四态氮完全释放时，其贡献的大小与各形态氮的量一致即OSF-N(84.6％)＞IEF-N(13.0％)＞IMOF-N(1.4％) ＞CF-N(1.0％)。非转化态氮占总氮的69.15％，其中由于颗粒物包裹导致的“非转化态”氮为49％，说明粒度的影响非常重要。IEF-N和OSF-N主要存在于颗粒物质外层，是循环的主要参与者， CF-N和IMOF-N绝大部分在内层，对循环的贡献很小。水体中再循环的氮对初级生产力的贡献 (74.4％)比沉积物中再循环氮的贡献(26.1％)大得多，二者对生态系统的作用不同，水体再生的营养盐通常在较长的时间尺度上维持初级生产力的平衡，而沉积物中的再生则在很短的时间内通过强烈的混合作用提高初级生产力。中国科学院海洋研究所硕士学位论文：渤海沉积物中氮的赋存形态及其在循环中的作用马红波沉积物中江与生物生产的关系及底扫生物对沉和购包循环的影响。IEFN和OSFN的分布均与初级生产力以及浮游植物个体数量的分布具有一定的相似性。沉积物中的IEFN的作用相当于一个氮营养盐的“储存库”对初级生产力产生影响，其作用机制类似于水体富营养化的正反馈机制。IEFN脚4赤潮的发生起加速作用。底栖生物的分布与氮形态分布具有正的相关性：莱洲湾内IEFN和OSFN的分布与该区域高生物量和高密度的大型底栖动物分布一致，说明在底栖生物活动活跃的区域营养盐的再生和流动是高效而迅速的。生物扰动能加速矿化作用的进行，使沉积物在一定深度范围内N’H”含量增加，大型底栖动物的油溉作用使NO。在深层仍有较高的分布。底栖生物的不同种群对营养盐变化的响应不同。

关键词：渤海沉积物,氮的赋存形态,生物地球化学循环

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ZC教育培训公司的发展战略研究

ZC教育培训公司的发展战略研究

作者：马红波内蒙古财经大学

学位级别：硕士

随着毕业生就业压力的不断增加,毕业生对今后的就业去向出现了趋同的现象,各大教育机构主要出现三种主流市场,分别是考研、考公务员、考事业编。这三个主流方向是教育公司不断在教育培训市场中兴起的原因。同时这三种主流市场也奠定了... 详细信息

随着毕业生就业压力的不断增加,毕业生对今后的就业去向出现了趋同的现象,各大教育机构主要出现三种主流市场,分别是考研、考公务员、考事业编。这三个主流方向是教育公司不断在教育培训市场中兴起的原因。同时这三种主流市场也奠定了教育培训公司的发展基础,在这个阶段教育公司不仅要明确自己的定位,更要为今后的顺利发展壮大制定战略。所以发展战略的制定成为了企业关注的重要问题。由于教育培训市场规模越来越大,所以出现越来越多的竞争者来争夺有限的市场份额,这些层出不穷的教育培训企业加大了整个行业的竞争,若想要在这个竞争相当激烈的行业内成为领导者,本企业就需要结合市场营销理论和发展战略的制定来增强企业的竞争力。有效的进行资源的投放,其中包括人力、财力以及物力资源,只有当企业拥有了核心竞争力之后,企业才能占据较大的市场份额,成为本行业的领军企业。本文针对的对象就是教育培训公司。本文采用了经典的战略分析工具PEST和SWOT分析,对ZC教育培训公司的内部环境、外部环境以及对企业的优势、劣势、机遇和挑战进行了全面的分析,而且对ZC教育公司的发展目标、重要举措、发展方向和面临风险以及企业资源的投放进行了分析,要进行整体的发展战略规划,不仅要考虑现状特点,还要进行发展前景的预测,做出全面完整的发展规划。将整个发展的规划充分体现在员工的整个行事中,使他们深刻认识到战略规划对企业的重要性,认识到这个体系将带给企业的益处,使企业的所有员工奔着同一个发展目标前进,促使核心团队形成目标一致的群体。本文通过对发展战略理论思想的梳理并结合教育培训企业的发展实践制定出符合ZC教育培训公司现状的发展战略。不仅对企业今后的发展起到指导的作用,而且如果企业在这种发展战略的指导下,取得了较大的进步,获得了较大的市场份额,在激烈的竞争中掌握了核心的竞争力,成为教育市场中的领军企业,将对同类企业的发展起到指导的作用,能够推动整个行业有序发展。

关键词：教育培训市场教育培训公司团队目标核心竞争力发展战略战略规划

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准谐振软开关双管反激变换器

电工技术学报 2018年第18期33卷 4313-4322页

作者：黄阳强许建平殷刚马红波西南交通大学磁浮技术与磁浮列车教育部重点实验室成都610031

在传统双管反激变换器基础上,通过引入谐振网络,并用开关管替换一次侧的一个钳位二极管,提出一种准谐振软开关双管反激变换器。该变换器具有双管反激变换器的优点,所有开关管电压应力钳位在输入电压,因此可选取低电压等级、低导通电阻MO... 详细信息

在传统双管反激变换器基础上,通过引入谐振网络,并用开关管替换一次侧的一个钳位二极管,提出一种准谐振软开关双管反激变换器。该变换器具有双管反激变换器的优点,所有开关管电压应力钳位在输入电压,因此可选取低电压等级、低导通电阻MOSFET以提高变换器的效率、降低成本;利用谐振电感与隔直电容谐振,实现变换器全部开关管的零电压导通(ZVS),减小了开关管的开通损耗。同时漏感能量回馈到输入电源,减小了谐振电感电流的反向峰值,降低了开关管的关断损耗,进一步提高变换器的效率。本文研究变换器工作在励磁电感电流单向工作模式时的工作原理和工作特性,重点分析开关管电压、电流应力及其ZVS条件。最后,设计一台60W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。

关键词：谐振软开关双管反激变换器漏感能量回馈

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单开关管无桥SEPIC PFC变换器

电力自动化设备 2014年第4期34卷 72-77页

作者：马红波郑聪余文松郭育华西南交通大学电气工程学院四川成都610031 弗吉尼亚理工学院暨州立大学未来能源电子中心弗吉尼亚州黑堡24060

针对传统功率因数校正(PFC)变换器因低频整流桥而效率不高的问题以及Boost PFC变换器拓扑的本质缺陷,提出了一种可升降压的新型无桥SEPIC PFC变换器拓扑。该变换器不但保留了SEPIC拓扑可磁集成、易于隔离等优点,而且相较于现有的无桥SEP... 详细信息

针对传统功率因数校正(PFC)变换器因低频整流桥而效率不高的问题以及Boost PFC变换器拓扑的本质缺陷,提出了一种可升降压的新型无桥SEPIC PFC变换器拓扑。该变换器不但保留了SEPIC拓扑可磁集成、易于隔离等优点,而且相较于现有的无桥SEPIC PFC电路,仅需要一个开关管,因此具有更高的效率和更低的成本。以连续导电模式(CCM)为例详细分析了变换器的工作原理及其参数设计。PSIM的仿真结果和基于UC3854控制芯片的100 W样机实验结果,均验证了所提拓扑的正确性和有效性。

关键词：无桥 SEPIC 功率因数校正变换器整流桥

Twin-Bus型单相离线式LED照明驱动

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电机与控制学报 2011年第3期15卷 7-12页

作者：马红波郑聪冯全源西南交通大学信息科学与技术学院四川成都610031 弗吉尼亚理工学院暨州立大学未来能源电子中心美国黑堡24060

针对单相离线式发光二极管驱动电源效率低的问题,跟据发光二极管照明电源的特点,提出一种Twin-Bus型的发光二极管照明驱动架构。基于发光二极管照明驱动架构,研究了适合于该架构的可PWM调光的降压型变换器。详细讨论和分析了变换器的工... 详细信息

针对单相离线式发光二极管驱动电源效率低的问题,跟据发光二极管照明电源的特点,提出一种Twin-Bus型的发光二极管照明驱动架构。基于发光二极管照明驱动架构,研究了适合于该架构的可PWM调光的降压型变换器。详细讨论和分析了变换器的工作原理、控制策略、PWM调光策略。以高效率的LLC谐振变换器为例,讨论了Twin-Bus电源的实现理念,Twin-Bus电源的实现理念可以推广到任何隔离性AC-DC变换器中。100 W的原理样机的测试结果证明:在1 MHz的开关频率下,变换器效率高达98.5%;变换器具有快速的全范围PWM调光特性。

关键词： Twin-BusBuck变换器调光离线式LED照明单相.

超短快门时间X射线CMOS图像传感器的研究

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超短快门时间X射线CMOS图像传感器的研究

作者：马红波重庆大学

学位级别：硕士

对极端条件下的高能密度物理学的研究有极大可能导致科学的突破以及技术的创新,是各国竞相开展的研究领域。而高能密度物理实验中必须具备合适的精密诊断技术,才能对实验进行良好的观察和控制,为物理模型分析提供必要的手段。高能密度... 详细信息

对极端条件下的高能密度物理学的研究有极大可能导致科学的突破以及技术的创新,是各国竞相开展的研究领域。而高能密度物理实验中必须具备合适的精密诊断技术,才能对实验进行良好的观察和控制,为物理模型分析提供必要的手段。高能密度物理中的激光惯性约束聚变(ICF)实验中激发出来的光为X射线频段,故针对X射线的超快现象精密诊断技术的研究具有非常重要的科学意义和应用价值。本论文围绕X射线超快现象精密诊断技术中的关键元器件-超短快门时间CMOS图像传感器展开研究。论文首先分析了X射线与物质的作用以及PN结探测的原理。然后设计了电流舵结构的像素单元电路,对单元像素电路进行仿真得到的不同光生电流下的响应曲线表明该像元单元电路可以工作在120 ps曝光时长。采用H时钟树的结构进行信号传输,使得快门控制信号在在整个阵列中的均匀分布,同时设计了具有快速下降沿的缓冲器放置在时钟树路径中用于维持快门控制信号的下降速度。采用压控延时电路由曝光开始信号产生曝光结束信号,曝光时间可以通过控制电压大范围调节;在8×8子单元中,采用不平衡反相器分级并联的方式增强控制信号的驱动能力,考虑到不增添额外的像元阵列面积以及匹配性,以中心对称的设计将反相器资源分布在每个像素单元中。最后通过移位寄存器完成行选与列选,将阵列中的像素顺序读出。设置时钟为10MHz,曝光时间设置为180 ps,对8×8阵列以及64×1阵列进行前仿真,验证了CMOS图像传感器电路的功能,总的等效输出噪声为0.238m V,输出摆幅为1.51V,动态范围为76.04d B,功耗为14.05m W。

关键词： CMOS图像传感器电流舵不平衡反相器 H时钟树

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恒张力控制液压绞车的系统设计与研究

恒张力控制液压绞车的系统设计与研究

作者：马红波浙江师范大学

学位级别：硕士

牵引绞车是一种重要的机械装备,在海洋石油、船舶运输、矿山工程、建筑等诸多领域都发挥着重要作用。大多牵引绞车都工作在恶劣环境下,如矿井提升,这种工况不仅对绞车的可靠性有很高的要求,对绞车缆绳张力的控制有更高的要求。绞车的驱... 详细信息

牵引绞车是一种重要的机械装备,在海洋石油、船舶运输、矿山工程、建筑等诸多领域都发挥着重要作用。大多牵引绞车都工作在恶劣环境下,如矿井提升,这种工况不仅对绞车的可靠性有很高的要求,对绞车缆绳张力的控制有更高的要求。绞车的驱动的形式有很多,液压技术相对于其他驱动形式的优点有:功率重量比高、结构紧凑、启动平稳、调速方便、驱动力矩大、使用安全可靠等等,但对于负载变化较大的时候张力的控制性能还有待提高。张力的控制无论是闭环控制还是开环控制绞车的运行速度与稳定性都需要依赖操作人员的经验。本文在某公司设计开发的液压绞盘测试平台的基础上,结合AMESim仿真软件,对恒张力控制液压绞车的液压系统、张力控制部分、马达调速方面给出了较为全面的分析和设计过程。首先针对绞车的工况设计要求对其液压系统进行分析和设计,并对其中重要元件进行了计算与选型。张力的开环控制中由于诸多因素的存在压力的输入与张力的输出不完全呈线性关系,需要对其中关键元件液压马达的转矩输出特性进行建模与仿真分析,进而得到其输出特性会受到背压以及负载变化的影响。最后结合绞车系统进行建模仿真与分析,同时进行绞车实验并验证了其模型的准确性,从而也证明了论文中液压绞车的设计工作的意义和液压绞车张力开环控制系统的研究价值。针对上述问题,论文主要内容如下:(1)首先介绍了绞车功能与分类,液压绞车的牵引机构及其液压系统,概述了液压牵引绞车张力控制相关技术的国内外研究现状,最后提出了论文的研究意义和主要研究内容。(2)针对液压绞车不同工况下分析了张力的控制要求,并对绞车的液压动力系统、液压控制系统进行分析与设计。(3)因为张力控制系统采用开环控制,液压马达的转矩输出特性对张力的控制会有一定的影响,缆绳在释放和回收工况中,液压马达的输出也会发生变化,即缆绳的张力与溢流阀控制的马达进出口压差调节关系不一致,所以对张力控制系统中的关键元件斜轴式轴向柱塞液压马达进行转矩特性分析,并应用AMESim软件对其进行仿真并给出实现过程。(4)对张力控制系统进行建模,得到液压绞车在不同负载及工况下基于电比例溢流阀的张力控制曲线,分析其在缆绳回收工况、缆绳释放工况时与电比例溢流阀的压力控制与输出张力的关系。(5)在AMESim中建立恒张力液压绞车仿真模型以及仿真结果。并设计恒张力液压绞车的实验,选用不同型号的液压绞盘的模拟恒张力绞车负载,绞车与被试绞盘以“对拉”的方式实现对液压绞车的测试与实验分析。验证了恒张力液压绞车系统理论的正确性并且能够达到张力的可控性。最后,在对全文的工作总结的基础上,提出整体工作的欠缺与不足,以及需要改进的方面和未来的优化方向。

关键词：液压牵引绞车液压马达转矩特性恒张力控制 AMESim仿真