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扰动下铡草机切碎辊负荷控制器设计与试验

农业机械学报 2023年第12期54卷 141-154页

作者：王征任龙龙李扬吴彦强束钰宋月鹏山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018

为提高铡草机切碎作业的控制性能、作业质量及减小能耗,基于线性预测控制并结合铡草机切碎作业特点建立目标函数,由切碎运动学误差模型推导采样周期以解决控制鲁棒性,切碎动力学模型推导控制时域及预测时域以提高控制响应性,设计了铡草... 详细信息

为提高铡草机切碎作业的控制性能、作业质量及减小能耗,基于线性预测控制并结合铡草机切碎作业特点建立目标函数,由切碎运动学误差模型推导采样周期以解决控制鲁棒性,切碎动力学模型推导控制时域及预测时域以提高控制响应性,设计了铡草机切碎辊负荷控制器。Simulink仿真表明:经计算和回归优化选出的预测参数组采样周期、预测时域、控制时域为0.8、15、2 s时,其控制精度及鲁棒性最好、作业能力最大、对扰动的响应速度最快、抑制能力最强及能耗(9.27×106J)最小。现场试验结果表明:该优化预测参数组模型控制器,能够对铡草机切碎负荷有效跟踪控制,产品质量符合标准要求,同时实现了铡草机作业能力的提高,使系统控制响应更迅速,生产效率更高和单位作业能耗(1.382×107J)更小。该控制器参数模型建立方法为类属饲草作物收获机控制系统的设计提供了参考。

关键词：铡草机切碎辊控制器切碎速度预测参数

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基于期望阻抗行为的柔性关节控制器设计

哈尔滨工程大学学报 2023年第9期44卷 1613-1621页

作者：田新扬战强许钦桓北京航空航天大学机器人研究所北京100191

针对柔性关节电机端力矩输入和负载端位置输出不匹配引起的定位精度低、力矩波动等问题,本文设计一种基于期望阻抗行为的柔性关节控制器,该控制器由内环力矩控制器和外环位置/阻抗控制器级联组成。对于力矩控制器,通过添加力矩反馈等效... 详细信息

针对柔性关节电机端力矩输入和负载端位置输出不匹配引起的定位精度低、力矩波动等问题,本文设计一种基于期望阻抗行为的柔性关节控制器,该控制器由内环力矩控制器和外环位置/阻抗控制器级联组成。对于力矩控制器,通过添加力矩反馈等效降低电机端惯量和摩擦力的影响,改善柔性关节动力学性能;对于位置/阻抗控制器,通过在负载端引入期望力矩,得到直接与环境交互的刚度和阻尼整定参数,并通过调节控制率参数实现柔性关节的位置/阻抗/力矩控制。应用李雅普诺夫稳定性理论证明了控制器的稳定性,通过Matlab/Simulink对该控制器进行了仿真分析,并基于自研的柔性关节样机进行了实验验证。仿真和实验结果表明:提出的柔性关节控制器在轨迹跟踪、振动抑制等方面具有良好的控制效果。

关键词：柔性关节控制器期望阻抗无源性振动抑制位置控制动力学模型稳定性

基于FPGA的模块化多电平换流器并行化控制器设计及实验验证

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电力自动化设备 2022年第3期42卷 90-96页

作者：王宇刘崇茹侯延琦刘昊宇李庚银华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室北京102206

模块化多电平换流器(MMC)中数以千计的子模块(SM)给控制器计算带来很大负担。海量数据采集、复杂控制计算以及不同控制器间通信等因素导致整个控制链路延时较长,恶化系统动态特性,甚至导致并网后系统不稳定。设计了一种基于现场可编程... 详细信息

模块化多电平换流器(MMC)中数以千计的子模块(SM)给控制器计算带来很大负担。海量数据采集、复杂控制计算以及不同控制器间通信等因素导致整个控制链路延时较长,恶化系统动态特性,甚至导致并网后系统不稳定。设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的集成控制器,在单块FPGA板卡中实现MMC的全部控制策略。控制器充分发挥FPGA的并行特性,每种控制模块尽可能采用并行设计,并将相互独立的控制模块并行执行,以提高控制器的计算速度。基于RTDS平台进行了硬件在环实验,对所开发控制器进行功能验证。结果表明:所开发控制器链路延时短,响应速度快,可用于控制策略开发测试、控制参数调试等领域。

关键词：模块化多电平换流器控制器现场可编程门阵列并行计算硬件在环

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基于预测误差法的无人机安全控制器设计

电光与控制 2024年

作者：姜燕王道波柏婷婷张莹南京航空航天大学自动化学院

具备安全性的无人机控制器是保障无人机作战完整性的重要因素之一，该控制器能够在安全的界限范围内控制飞机的飞行性能。针对无人机的安全控制器的设计问题，本文首先对无人机的闭环控制系统进行分析，并采用非参数预测误差估计的方法... 详细信息

具备安全性的无人机控制器是保障无人机作战完整性的重要因素之一，该控制器能够在安全的界限范围内控制飞机的飞行性能。针对无人机的安全控制器的设计问题，本文首先对无人机的闭环控制系统进行分析，并采用非参数预测误差估计的方法对闭环控制系统中的执行机构模块进行辨识，以证明辨识得到的模型与实际模型无偏。其次，阐明了无人机安全性的含义，并在闭环控制系统的辨识模型的基础上，对无人机的安全控制器进行了设计。最后，以无人机的飞行姿态角中的俯仰通道为例，对安全控制器性能进行了仿真验证。实验结果证明了无人机安全控制器的有效性，能够将无人机的飞行性能控制在安全范围内，为无人机的飞行安全提供保障。

关键词：无人机闭环控制系统安全性控制器预测误差估计

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光伏光热一体机的双光电跟踪太阳控制器研制

农业工程学报 2021年第8期37卷 236-241页

作者：黄种明许志龙李煌集美大学机械与能源工程学院厦门361021

针对聚光型光伏光热一体机的太阳跟踪精度和跟踪范围相互制约问题,设计了粗跟踪和精跟踪双光电传感器,由粗跟踪光电传感器大范围捕捉太阳位置,精跟踪光电传感器精确地把聚光光斑锁定在整块光伏电池板上;分析聚光光斑跟踪精度,计算驱动... 详细信息

针对聚光型光伏光热一体机的太阳跟踪精度和跟踪范围相互制约问题,设计了粗跟踪和精跟踪双光电传感器,由粗跟踪光电传感器大范围捕捉太阳位置,精跟踪光电传感器精确地把聚光光斑锁定在整块光伏电池板上;分析聚光光斑跟踪精度,计算驱动推杆运行频率;采用单片机控制电路,优化跟踪控制策略,使得双光电传感器协调稳定工作。试验研究表明该双光电跟踪太阳控制器用于光伏光热一体机,可实现0°~180°捕捉太阳,且跟踪误差小于0.5°;光伏光热一体机可获得电能和热能的双重效益。

关键词：太阳能控制器聚光单元光伏效果光热效果光电传感器

基于国产微控制器节水灌溉首部枢纽控制系统设计

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中国农业大学学报 2022年第3期27卷 211-216页

作者：李晓乐朱梅范舟栗昕羽安徽农业大学工学院合肥230036 安徽省水文局王家坝水文站安徽阜阳236312

针对我国农业节水灌溉首部枢纽控制系统结构复杂,设备操作繁琐,采用国外控制器成本高,芯片遭国外垄断的问题,设计一套基于RISC-V开源指令集国产CH32V103微控制器的模块化控制系统。根据灌溉系统首部枢纽功能,控制系统包含多种模块,支持... 详细信息

针对我国农业节水灌溉首部枢纽控制系统结构复杂,设备操作繁琐,采用国外控制器成本高,芯片遭国外垄断的问题,设计一套基于RISC-V开源指令集国产CH32V103微控制器的模块化控制系统。根据灌溉系统首部枢纽功能,控制系统包含多种模块,支持通信控制和端子控制2种控制方式,具有现场操作界面和网络操作界面2种用户操作界面。控制系统模块包括主控制器、灌溉管理控制模块、反冲洗过滤控制模块、施肥设备控制模块、土壤墒情采集处理装置模块等。对本控制系统各模块进行通信试验和模拟控制试验,对控制系统进行控制功能试验。结果表明:本控制系统各模块与主控制器通信正常,各模块可正常控制相应节水灌溉设备,控制系统可在2种操作界面分别通过2种控制方式完成灌溉首部系统的灌溉控制、反冲洗过滤控制、施肥控制、土壤墒情采集等多种功能。灌溉首部枢纽控制系统模块化设计有利于简化首部枢纽控制结构和操作。

关键词：节水灌溉控制器模块化 CH32V103

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航空发动机泵用控制器一体化滤波组件设计

航空发动机 2024年

作者：边学良曹宽张振华贾雨庆西安航天精密机电研究所

针对航空发动机燃滑油泵用控制器电磁兼容性（EMC）试验项目CE102和RE102，根据设备的特点，从设计要求、滤波电路设计和结构设计几方面进行了一体化滤波组件的总体方案设计。通过采用工程经验以及公式计算滤波器参数的方法设计的一体... 详细信息

针对航空发动机燃滑油泵用控制器电磁兼容性（EMC）试验项目CE102和RE102，根据设备的特点，从设计要求、滤波电路设计和结构设计几方面进行了一体化滤波组件的总体方案设计。通过采用工程经验以及公式计算滤波器参数的方法设计的一体化滤波组件并不能使设备一次性通过电磁兼容性的全部试验项目考核，根据实际工况进行试验摸底测试，对未通过的试验项目的超标点进行分析与定位后，确定其原因是由于电路设计中无Y电容去泄放共模干扰，计算选用的共模电感的电感量偏小所致。结果表明：通过采取增加共模电感量和输出线屏蔽的措施和在设备输入端加装一体化滤波组件，消除或减小了其在电源线和信号线上产生的传导干扰，使试验项目顺利通过。

关键词：电磁兼容性一体化滤波组件燃滑油泵控制器航空发动机

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基于眼动跟踪的智能家居控制器

电机与控制学报 2020年第5期24卷 151-160页

作者：王鹏陈园园邵明磊刘博张伟超哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨150080 哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院哈尔滨150080

针对现有智能家居控制器存在抗干扰及适应性均较差的问题,设计了一种基于眼动跟踪技术的智能家居控制器。该控制器使用现场可编程门阵列(FPGA)作为处理核心,根据人眼在红外光照射下的反射光斑特征,快速定位人眼,通过阈值分割、边缘检测... 详细信息

针对现有智能家居控制器存在抗干扰及适应性均较差的问题,设计了一种基于眼动跟踪技术的智能家居控制器。该控制器使用现场可编程门阵列(FPGA)作为处理核心,根据人眼在红外光照射下的反射光斑特征,快速定位人眼,通过阈值分割、边缘检测及椭圆拟合定位光斑中心和瞳孔中心,使用映射函数构建视线与用户界面的位置关系,实现用户通过视线选择界面家电图标,然后搭配其它功能电路,通过眨眼控制家电的开启、关闭实现眼动控制家居电器。实验结果表明,该控制器有效控制准确率达92%,控制响应时间为0.47s,满足实时性的要求,同时采用视频图像处理技术能有效避免环境语音噪声的干扰,尤其适用于肢体残障人士。

关键词：眼动跟踪瞳孔角膜反射法智能家居现场可编程门阵列控制器

基于系统辨识建模的微网二次电压频率控制器参数设计方法

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电力系统自动化 2020年第13期44卷 89-97页

作者：施永徐冬于鸿儒苏建徽可再生能源与工业节能安徽省工程实验室(合肥工业大学) 安徽省合肥市230009

在采用由下垂或者虚拟同步机控制的逆变器构建的微网系统中,二次电压频率调节器参数优化是提高微网电压频率性能的关键。进行电压频率参数优化分析的前提是获取微网电压频率响应模型,但是由于微网系统结构复杂多样,系统内微源和负荷种... 详细信息

在采用由下垂或者虚拟同步机控制的逆变器构建的微网系统中,二次电压频率调节器参数优化是提高微网电压频率性能的关键。进行电压频率参数优化分析的前提是获取微网电压频率响应模型,但是由于微网系统结构复杂多样,系统内微源和负荷种类繁多,以及商业化电源广泛使用造成的电源模型难以获得等原因,给微网机理建模带来了很多困难。为解决上述问题,通过建立微网系统公共连接点电压频率响应模型结构,利用在微网中采样的运行数据以及系统辨识方法对模型中传递函数进行辨识,并利用辨识得到的模型对微网系统二次电压频率控制器进行参数优化。所提方法不仅可以在微网内部结构以及电源模型未知的情况下对微网进行建模,而且所建模型阶次低,便于调节器参数设计使用。最后,在微网实验平台上对所提方法的有效性进行了实验验证。

关键词：微网(微电网) 电压频率控制系统辨识控制器