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基于自适应内模控制的屏栅电源控制策略研究

基于自适应内模控制的屏栅电源控制策略研究

作者：邢威威兰州交通大学

学位级别：硕士

随着我国航空工业的快速发展,我国对航空航天技术的要求变得愈加严格。推进系统作为航天技术的重要一环,还需要进行技术升级。离子电推进系统相对于化学推进系统,减少了因推进剂类别以及数量带来的问题,而且电推进系统具有高比冲的优势... 详细信息

随着我国航空工业的快速发展,我国对航空航天技术的要求变得愈加严格。推进系统作为航天技术的重要一环,还需要进行技术升级。离子电推进系统相对于化学推进系统,减少了因推进剂类别以及数量带来的问题,而且电推进系统具有高比冲的优势,完全能满足未来的各项探测工程的实施。屏栅电源(Beam Supply)是离子电推进系统中电源处理单元(PPU)的关键模块,主要用于产生和输出高压大功率的电能。输出稳定是实现PPU高效率、高功率密度的关键,故为满足屏栅电源高效率、高功率密度要求,本文采用第三代宽禁带(Wide Band Gap)半导体技术来设计高功率密度数字电源。第三代宽禁带半导体技术能够大幅提升系统的工作频率,降低装置磁性器件的尺寸,提高装置的功率密度,极大的促进了电力电子在高频,高效,高温领域的发展,并随着新型材料价格的下降变得越来越有竞争力。(1)本文针对屏栅电源的设计要求,以双全桥拓扑为研究对象,分析双全桥变换器在一个工作周期内的工作模式,建立了占空比模式和移相模式双全桥变换器的数学模型,为下文屏栅电源自适应内模控制策略研究提供理论基础。(2)针对双全桥变换器的拓扑电路以及屏栅电源的技术指标,采用数字控制,设计了一种电压电流双闭环自适应内模控制策略。双全桥变换器采用电流内环PID控制、电压外环模糊自适应内模控制,保证系统具有较好的抗干扰能力。首先设计双闭环控制器的电流内环PID控制器,然后将电流内环传递函数作为电压外环内模控制的一个环节进行处理。但内模控制的参数l取值大小会影响电源系统的响应速度以及鲁棒性,难以兼顾各方面的技术要求。因此为了能够解决上述问题,引入模糊控制,构建电压外环的模糊自适应内模控制器。控制器可以根据系统的实时状态,实时调整参数值,保证系统工作在最佳状态。通过仿真分析,模糊自适应内模控制相对于普遍应用的双闭环PID控制在突变工作状态、输入给定突变、双模式切换等方面具有更优越的性能。(3)依据屏栅电源原理以及技术要求设计屏栅电源样机。样机设计主要包括硬件电路(主电路、驱动电路)参数选型设计以及基于TMS320F28335控制器的软件设计,详细设计了驱动电路的选型以及电路设计过程,最终验证了设计电路的合理性。(4)最后在实验室搭建一台2k W的屏栅电源实验样机。实验样机测试的结果与模糊自适应内模控制器的SIMULINK仿真结果相差无几,这也证明了文中提出的模糊自适应内模控制策略的优越性。基于模糊自适应内模控制的屏栅电源具有良好的鲁棒性和优秀的动态特性,完全可以完成电压宽范围输出以及双模式工作切换,具有较高的工作效率以及高功率密度。

关键词：屏栅电源双全桥变换器自适应内模控制 SiC MOSFET 驱动电路

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农用机器人转向系统自适应内模控制

农业机械学报 2011年第10期42卷 186-191,234页

作者：焦俊江朝晖金瑞春许正荣刘波安徽农业大学信息与计算机学院合肥230036 合肥工业大学计算机与信息学院合肥230009

针对农用机器人转向系统状态和控制具有复杂、时滞和增益时变的特性,将Adaline神经网络(ANN)与内模控制相结合,提出一种在线调整时滞时间和控制增益的自适应控制方法。建立基于Adaline网络的增益与时滞的辨识算法,即通过反馈误差在线优... 详细信息

针对农用机器人转向系统状态和控制具有复杂、时滞和增益时变的特性,将Adaline神经网络(ANN)与内模控制相结合,提出一种在线调整时滞时间和控制增益的自适应控制方法。建立基于Adaline网络的增益与时滞的辨识算法,即通过反馈误差在线优化,适应性地调整时滞时间和增益,克服参数时变对内模控制和被控对象模型的影响。仿真和试验结果表明,与常规的PID控制方法相比,该方法具有较高的控制精度、较强的自适应性和鲁棒性,完全适用于农用机器人转向系统的控制。

关键词：农用机器人转向系统自适应内模控制非线性PID控制 Adaline神经网络

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直升机舱室噪声自适应内模控制模拟试验研究

南京航空航天大学学报 2003年第3期35卷 253-257页

作者：杨铁军顾仲权鲁民月南京航空航天大学直升机旋翼动力学国家重点实验室南京210016

为消减直升机舱室噪声 ,对有源消声技术进行了研究。本文采用一封闭空间 ( 72 0 mm× 3 40 mm× 3 40mm)模拟直升机舱室。运用自适应 FIR滤波器来设计内模控制的控制器 ,采用 IIR滤波器模拟误差通道。从而在实验室构造了一套基于自适应... 详细信息

为消减直升机舱室噪声 ,对有源消声技术进行了研究。本文采用一封闭空间 ( 72 0 mm× 3 40 mm× 3 40mm)模拟直升机舱室。运用自适应 FIR滤波器来设计内模控制的控制器 ,采用 IIR滤波器模拟误差通道。从而在实验室构造了一套基于自适应内模控制技术的主动消声系统 ( ANC)。实验结果表明 ,对单频及宽带随机信号均有较大的消声量。说明控制系统对舱室噪声有很好的控制效果 ,由于控制器权值在线调整 ,控制系统不仅更有效 ,而且有较好的稳定性和鲁棒性。

关键词：直升机舱室噪声自适应内模控制模拟试验 IIR滤波器

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基于自适应内模控制的异步电机电流调节

电工技术学报 2000年第2期15卷 61-65页

作者：庄圣贤陈永校汕头超声电子集团公司博士后科研工作站 515041 浙江大学电机系 310027

提出了异步电机矢量控制中定子电流的自适应内模控制（ＩＭＣ）及调节器的设计方法。首先，根据ＩＭＣ原理设计异步电机电流调节器，用矩阵奇异值分析了ＩＭＣ电流调节器的鲁棒性，然后用最小二乘法对模型参数进行辨识。最后将其应用... 详细信息

提出了异步电机矢量控制中定子电流的自适应内模控制（ＩＭＣ）及调节器的设计方法。首先，根据ＩＭＣ原理设计异步电机电流调节器，用矩阵奇异值分析了ＩＭＣ电流调节器的鲁棒性，然后用最小二乘法对模型参数进行辨识。最后将其应用于异步电机转子磁场定向的矢量控制中。通过对电流调节器传递矩阵函数的仿真及用ＤＳＰ实现的异步电机矢量控制运行实验，验证了自适应ＩＭＣ电流调节器的良好性能。

关键词：矢量控制异步电机电流调节自适应内模控制

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基于神经网络的时滞系统自适应内模控制

模式识别与人工智能 2000年第3期13卷 271-275页

作者：杨智贾立浙江工业大学信息工程学院杭州310032 华东理工大学信息科学与工程学院上海200237

将基于人工神经网络的时变时滞系统参数辨识算法与内模控制相结合,提出了时变时滞系统自适应内模控制算法。理论分析及仿真结果表明,该算法能克服时滞及参数的变化,具有鲁棒性好、抗干扰能力强的特点。

关键词：人工神经网络自适应内模控制时滞系统

自适应内模控制策略研究及其在矿热炉中的应用

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自适应内模控制策略研究及其在矿热炉中的应用

作者：吴宇飞南京理工大学

学位级别：硕士

矿热炉是生产硅锰合金的主要设备,电流通过三根电极导入炉内,炉料在电弧热和电阻热共同产生的高温下发生化学反应生成硅锰合金。矿热炉电极控制系统的性能直接影响硅锰合金的冶炼效率及质量、企业的经济效益。铁合金的生产是—个高耗能... 详细信息

矿热炉是生产硅锰合金的主要设备,电流通过三根电极导入炉内,炉料在电弧热和电阻热共同产生的高温下发生化学反应生成硅锰合金。矿热炉电极控制系统的性能直接影响硅锰合金的冶炼效率及质量、企业的经济效益。铁合金的生产是—个高耗能行业,在供电形势日益紧张的情况下,如何考虑矿热炉电极系统的自动控制以降低矿热炉的能耗具有重要的实际意义和经济价值。以山西朔州某铁合金厂密闭式硅锰炉电极系统自动化改造为研究背景,为实现电极升降自动控制,达到提高生产效率、降低能耗的目标,从电极系统主电路、建模以及控制策略三个方面进行了研究。矿热炉炉内复杂的冶炼反应以及三相电极电流间的耦合,决定了矿热炉是非线性、时变、多变量、强耦合的系统。针对当前矿热炉采用电极电流作为控制量的弊端,在分析其主电路的基础上,提出采用熔池电阻作为控制量,并给出矿热炉三相电极熔池电阻的计算公式。根据矿热炉的系统特性,建立了以电极位置为输入、熔池电阻为输出的电极位置—电阻模型。在此基础上,针对矿热炉电极系统特性,设计了自适应内模控制器,该算法与常规PID控制相比,具有以下特点：调节参数少,结构简单,易于实现;具有参数在线调整的功能,能够克服对象时变对控制性能的影响。仿真实验表明,本文提出的自适应内模控制具有较好的动态特性。利用OPC技术实现Matlab先进控制算法与WinCC的无缝集成,上述控制策略通过了现场运行的检验,可以大大改善三根电极的控制效果,提高矿热炉的生产效率,降低能耗。

关键词：硅锰矿热炉三相电极等效熔池电阻自适应内模控制 OPC

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带有挠性附件卫星的自适应内模控制

中国空间科学技术 2002年第1期22卷 4-9,23页

作者：张洪华张国峰北京控制工程研究所北京100080

导出了带有“拍打”运动的挠性卫星数学模型 ,并指出模型的不确定性 ;给出了卫星姿态控制器的基本形式 ,并分析了控制器参数的选取准则以保证姿态控制系统的稳定性 ;进而利用在轨辨识在线修正控制器参数形成了卫星姿态的自适应内模控制... 详细信息

导出了带有“拍打”运动的挠性卫星数学模型 ,并指出模型的不确定性 ;给出了卫星姿态控制器的基本形式 ,并分析了控制器参数的选取准则以保证姿态控制系统的稳定性 ;进而利用在轨辨识在线修正控制器参数形成了卫星姿态的自适应内模控制器。分析和仿真结果表明。

关键词：指向精度稳定性自适应内模控制柔性航天器挠性附件卫星

模糊控制及自适应内模控制在电厂中储式制粉系统控制中的应用研究

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模糊控制及自适应内模控制在电厂中储式制粉系统控制中的应用研究

作者：于国强东南大学

学位级别：硕士

热工过程的自动控制是保证热力设备安全和经济运行的必要技术措施。随着火电机组容量和参数的提高及热力设备的复杂化,对自动控制系统的要求越来越高。锅炉中间储仓式制粉系统是电厂的耗电大户,如何考虑制粉系统的自动控制以降低制粉系... 详细信息

热工过程的自动控制是保证热力设备安全和经济运行的必要技术措施。随着火电机组容量和参数的提高及热力设备的复杂化,对自动控制系统的要求越来越高。锅炉中间储仓式制粉系统是电厂的耗电大户,如何考虑制粉系统的自动控制以降低制粉系统的制粉单耗具有重要的实际意义。而中储式制粉系统是高度关联、大滞后、MIMO的非线性系统,其动态特性随着运行工况的变化而大范围变化,仅以常规的PID控制已经难以取得理想的控制效果,须采用先进的控制策略才能对制粉系统的相关参数进行有效控制。本文针对上海闵行电厂11号炉制粉系统,通过现场试验掌握了制粉系统各个子系统的动态特性,然后针对各个制粉子系统的特点,采用不同的先进控制策略,实现了整个制粉系统的有效控制,具体为:采用Fuzzy-PID复合控制方法对排粉机出口风压和磨煤机入口负压进行有效控制;采用自适应内模控制策略有效控制磨煤机的负荷(即振动给煤机的振幅);对磨煤机出口温度和排粉机入口温度则采用了基于相位补偿的控制技术;采用解耦控制技术对整个制粉系统各子系统之间的耦合关系进行动态解耦;采用基于人工智能的方法处理了在磨煤机断煤、堵煤等特殊情况下的自动控制问题;先进的无扰切换技术确保了各控制策略之间的无扰切换;采用基于人工操作经验的智能方法,实现了整个制粉系统全自动启停(包括自动倒风)。上述所有控制策略全部应用于闵行电厂11号炉制粉系统的自动控制,通过了实际运行的检验,确保了制粉系统的安全、高效运行。本文所研究开发的先进控制系统实现了制粉系统所有参数的自动控制,其研究成果在国内处于领先水平。

关键词：中储式制粉系统自适应内模控制模糊控制

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带有挠性附件卫星的自适应内模控制

控制工程（北京） 2001年第3期 10-16页

作者：张洪华张国峰北京控制工程研究所

挠性部件诱导的振动干扰有时严重影响大型卫星姿态指向和稳定度。为了保证姿态控制的高精度和高稳定度,本文导出了带有"拍打"运动的挠性卫星数学模型,并指出模型的不确定性;给出了卫星姿态控制器的基本形式,分析了控制器参数的选取准则... 详细信息

挠性部件诱导的振动干扰有时严重影响大型卫星姿态指向和稳定度。为了保证姿态控制的高精度和高稳定度,本文导出了带有"拍打"运动的挠性卫星数学模型,并指出模型的不确定性;给出了卫星姿态控制器的基本形式,分析了控制器参数的选取准则以保证姿态控制系统的稳定性;进而利用在轨辨识在线修正控制器参数形成了卫星姿态的自适应内模控制器。分析和实验表明,本文提出的自适应内模控制器能够有效提高大型卫星的姿态指向精度和稳定度。

关键词：卫星自适应内模控制挠性附件结构姿态控制