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单路径导引的车式移动机器人协同编队控制

控制理论与应用 2021年第7期38卷 1124-1132页

作者：王常顺王丹彭周华大连海事大学船舶电气工程学院辽宁大连116000 山东交通学院信息科学与电气工程学院山东济南250357

针对含有模型不确定性和未知外部扰动的车式移动机器人集群,本文设计了一种分布式协同编队控制器,通过单条参数化路径导引,实现了车式移动机器人协同编队运动.本文首先在运动学层级设计了基于领航–跟随策略的队形制导律和路径更新律,... 详细信息

针对含有模型不确定性和未知外部扰动的车式移动机器人集群,本文设计了一种分布式协同编队控制器,通过单条参数化路径导引,实现了车式移动机器人协同编队运动.本文首先在运动学层级设计了基于领航–跟随策略的队形制导律和路径更新律,其次在动力学层级设计了前向速度和姿态角控制律,通过线性扩张状态观测器估计并补偿系统模型中的非线性部分,消除参数摄动和外部扰动造成的不利影响,然后通过级联系统理论证明了闭环系统的输入到状态稳定性,最后通过数字仿真和加热机群实验结果验证了本文控制器的有效性.

关键词：车式移动机器人协同编队控制器线性扩张状态观测器级联系统稳定性

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纯电动汽车充电机输出阻抗特性

电机与控制学报 2012年第7期16卷 90-96页

作者：李晶姜久春北京交通大学电气工程学院北京100044

纯电动汽车充电机与汽车动力电池构成级联式供电系统。充电机的输出阻抗是随频率变化的函数,动力电池也在不同频率下表现出不同的阻抗特性。为了在充电过程中充电机与动力电池组成的系统能够稳定工作,必须保证充电机输出阻抗与电池输入... 详细信息

纯电动汽车充电机与汽车动力电池构成级联式供电系统。充电机的输出阻抗是随频率变化的函数,动力电池也在不同频率下表现出不同的阻抗特性。为了在充电过程中充电机与动力电池组成的系统能够稳定工作,必须保证充电机输出阻抗与电池输入阻抗的比值满足奈奎斯特稳定性判据。以纯电动汽车充电机的输出阻抗为研究对象,建立充电机动态线性小信号模型,通过仿真分析输出阻抗特性随直流工作点,输出滤波器等效串联电阻,控制环路特性的变化规律,并用实验证明了理论分析的正确性,为充电机输出输出阻抗的设计提供了依据。

关键词：纯电动汽车级联系统稳定性充电机输出阻抗动力电池阻抗

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专用不间断电源的数字化控制技术研究

专用不间断电源的数字化控制技术研究

作者：张国宝华中科技大学

学位级别：硕士

随着电力电子控制技术的不断进步以及开关器件性能的飞速提升,不间断电源在工业、能源、运输、船舶等领域得到了广泛应用。本课题研究的专用不间断电源是为船舶动力系统的安全可靠运行提供后备保护,当交流失电或者滑油系统故障时为它能... 详细信息

随着电力电子控制技术的不断进步以及开关器件性能的飞速提升,不间断电源在工业、能源、运输、船舶等领域得到了广泛应用。本课题研究的专用不间断电源是为船舶动力系统的安全可靠运行提供后备保护,当交流失电或者滑油系统故障时为它能为机组轴承等传动部件提供润滑油,防止发电机组的转子过热而损坏,因此对该不间断电源的研究有着重要的实际意义。本文主要研究不间断电源的逆变启动环节,由BOOST变换器和三相逆变器级联组成,BOOST变换器的输入侧由市电和蓄电池组两路供电且它们的电压差很大,三相逆变器工作时要求输出稳定的380V交流线电压。本文对BOOST变换器和三相逆变器的数字化控制系统的设计以及两级变换器级联稳定运行的问题进行了研究。针对BOOST变换器占空比到输出电压的传递函数中存在右半平面零点,导致系统可能不稳定的问题进行了分析;同时为保证输入侧电压切换时输出电压的稳定性,采用输入电压前馈控制来应对。在d-q旋转坐标系下,利用PI控制器设计三相逆变器的闭环控制系统;而α-β静止坐标系下,则采用准谐振控制器作为控制器来实现对交流信号的无静差跟踪。最后利用仿真和实验证明上述两种方法设计出来的三相逆变器的闭环控制系统都能获得较好的稳态性能和抑制负载扰动的能力。最后针对BOOST变换器和三相逆变器级联稳定运行的问题进行研究,分析了该级联系统在开环和闭环控制下的稳定性,并从软、硬件两个方面改善级联系统的稳定性。最后利用仿真和实验,验证了文中第二、三章设计出来的闭环控制系统能使级联系统稳定运行,因此逆变启动环节无论是在输入侧电压切换还是突加突减阻性负载的过程中都能输出稳定的交流线电压。

关键词：不间断电源 BOOS变换器前馈控制三相逆变器级联系统稳定性阻抗规范

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基于等离子弧特性的切割电源优化控制方法

基于等离子弧特性的切割电源优化控制方法

作者：孙海晶华中科技大学

学位级别：硕士

等离子切割作为一种新型切割技术,以其更高经济性和实用性和优秀的切割性能,逐步取代了传统热切割方式,在市场上的地位越来越高。现阶段国产等离子切割机以逆变式切割电源为主,其输入谐波特性较差,且功率密度和工作效率不高。使用三相PF... 详细信息

等离子切割作为一种新型切割技术,以其更高经济性和实用性和优秀的切割性能,逐步取代了传统热切割方式,在市场上的地位越来越高。现阶段国产等离子切割机以逆变式切割电源为主,其输入谐波特性较差,且功率密度和工作效率不高。使用三相PFC作为切割电源的输入端可以保证良好的输入特性,进一步提升开关频率、使用新型数字控制方法都可以使功率密度和整机效率得到明显优化。目前大多数的切割电源在设计和选择控制方法时,遵循传统电力电子变换器的设计原则,很多时候难以满足负载特性的需求,导致其切割特性不好。实际上,切割电源的工作负载是非线性、且受环境因素影响较大的等离子弧,所以有必要针对其负载特性对控制方法进行优化。切割电源的正常工作存在三个模态,分别是引弧,转弧和切割。本文从等离子弧负载特性的角度出发,针对切割过程中的不同模态分别进行了分析和优化,优化了切割性能。引弧模态实际上就是让高频振荡的数千伏的电压击穿电极和喷嘴之间的空气间隙,形成初始的等离子通道。这一过程的关键是产生击穿电压的高频引弧电路。首先以气体放电理论为依据,分析了等离子体的状态变化,并建立了等离子弧的数学模型,通过仿真得出了其伏安特性曲线。在此基础上分析了高频引弧电路的工作原理,并给出了详细的参数设计原则。转弧是切割机从引弧到切割必经的模态,其持续过程很短,负载特性变化最大。引弧模态产生的等离子体在高压下,通过狭窄的喷嘴口接触到工件表面,此时等离子通道在电极和工件之间形成,在高流速和窄通道的约束下形成圆柱形通道,等离子体电流迅速上升,变为用于切割的热电弧。在这个过程中,等离子体的负载特性发生变化很大,而且切换时间极短。针对这一过程,分析了等离子体伏安特性的变化以及对切割电源输出特性的要求,并给出了适应转弧工况的控制方法。进入切割模态后等离子弧为热电弧状态。此时电弧伏安特性也会受到切割状态的影响,其等效负载时刻在发生变化。系统为两级式变换器,负载的突变会引起母线电压的波动,影响切割电源的输出特性,甚至可能出现系统失稳的情况。将切割电源看做一个级联系统,分析其级联稳定性,并对其控制方法进行优化,减小母线电压由于负载特性变化而产生的波动。

关键词：等离子切割电源电弧特性高频引弧电路级联系统稳定性

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光伏并网变流系统的阻抗建模及其稳定性研究

光伏并网变流系统的阻抗建模及其稳定性研究

作者：吴华得电子科技大学

学位级别：硕士

分布式光伏发电系统大量接入弱电网造成的稳定性问题成为目前研究的热点。为了保证光伏并网发电系统的稳定运行,本文从阻抗的角度出发,介绍两级式光伏并网变流系统的前后级电路结构并建立阻抗模型。分析影响系统稳定的因素,提出改善系... 详细信息

分布式光伏发电系统大量接入弱电网造成的稳定性问题成为目前研究的热点。为了保证光伏并网发电系统的稳定运行,本文从阻抗的角度出发,介绍两级式光伏并网变流系统的前后级电路结构并建立阻抗模型。分析影响系统稳定的因素,提出改善系统稳定的具体方案。本文首先给出系统总体结构框图。基于PWM变换器通用小信号模型,分析了前级Boost变换器不同模式下的工作原理,推导其输出阻抗。给出后级LCL并网逆变器控制框图和控制策略,并对电流内环和电压外环建模。通过控制框图等效化简和梅森增益公式,推导并网逆变器输出阻抗和输入阻抗。然后对并网逆变器的电流和电压环控制器进行参数设计,电流内环采用带相位补偿的比例谐振（PR）控制器;电压外环采用比例积分（PI）控制器。其次介绍电路稳定控制的无源性理论和小信号模型下系统的稳定性判断准则。分析前级升压变流器和后级并网逆变器级联的系统稳定性。建立电流源型光伏并网发电系统的阻抗稳定性判断标准,基于导纳实部分析了电网电流反馈控制和电容电流有源阻尼的无源区间,在此基础上研究不同电网条件对逆变器稳定性的影响。并网变流系统和电网参数变化会改变系统谐振频率点,当电网阻抗的增大使得系统谐振频率点落在输出导纳的非无源区间,系统稳定性降低。最后提出使用有源阻尼变换器提高前级输出阻抗的方法,提高级联系统稳定性。分析了控制参数和变流器参数对系统输出阻抗的影响。结合滤波参数对输出导纳的影响,提出添加超前相位补偿方法来提高系统稳定性。出给超前相位补偿环节的传递函数和波特图,分析计算相关参数。结合输出导纳实部曲线图,证明系统总体输出导纳的实部在低频段为正值,系统无源区间得以大大扩展,稳定性显著改善。并通过仿真实验验证了系统设计的有效性。

关键词：级联系统稳定性阻抗模型光伏发电导纳无源性并网稳定性

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混合动力系统稳定性研究

电子设计工程 2019年第1期27卷 111-115,122页

作者：王海腾王运达于薇薇中国铁道科学研究院通信信号研究所北京100088 北京交通大学电气工程学院北京100044

采用Buck/Boost电路作为双向DC/DC变换器的基本拓扑,基于平均变量法建立双向DC/DC变换器的等效模型,求解推导双闭环控制策略下DC/DC变换器的闭环阻抗。绘出列车正常运行时在不同速度下的闭环阻抗波特图及阻抗比奈奎斯特曲线图,根据级联... 详细信息

采用Buck/Boost电路作为双向DC/DC变换器的基本拓扑,基于平均变量法建立双向DC/DC变换器的等效模型,求解推导双闭环控制策略下DC/DC变换器的闭环阻抗。绘出列车正常运行时在不同速度下的闭环阻抗波特图及阻抗比奈奎斯特曲线图,根据级联系统的阻抗稳定性判据,分析各速度下系统稳定性,并搭建仿真模型进行验证。分析了Boost电路中电感、电容参数值对系统稳定性的影响,以此为依据提出引入虚拟电容提高系统稳定性的改进方案,并根据稳定性判据及仿真结果验证了改进方案的有效性。

关键词：双向DC/DC变换器平均变量法级联系统稳定性阻抗稳定性判据