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电动汽车无线充电自整定控制

电工技术学报 2020年第23期35卷 4825-4834页

作者：张献任年振杨庆新王杰天津工业大学电工电能新技术天津市重点实验室天津300387

针对电动汽车需要分段式恒流充电以及无线充电的输出电流易受自身参数和环境变化影响的问题,应用电路理论分析了双LCC拓扑无线充电系统的动态特性,并通过扩展函数描述法(EDF)建立了描述该系统受扰动时的小信号模型,进而提出了一种基于双... 详细信息

针对电动汽车需要分段式恒流充电以及无线充电的输出电流易受自身参数和环境变化影响的问题,应用电路理论分析了双LCC拓扑无线充电系统的动态特性,并通过扩展函数描述法(EDF)建立了描述该系统受扰动时的小信号模型,进而提出了一种基于双LCC补偿拓扑结构下电流-电流环的双闭环控制策略,实现了电动汽车无线充电的自整定控制。最后通过仿真验证了该系统能够有效减小动态响应时间和输出电流纹波系数,并且搭建谐振频率为85kHz电动汽车无线充电实验平台,验证了理论与仿真的正确性。

关键词：双LCC补偿拓扑小信号模型双闭环自整定控制

基于PID的大面积建筑室内恒温性自整定控制

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计算机仿真 2023年第12期40卷 369-373页

作者：苗凌童卢翼长春工业大学人文信息学院吉林农业大学

由于大面积建筑中存在大量不同类型的房间和区域，且其结构复杂，导致对其室内空间温度控制精度降低。为了有效精准的控制大面积建筑室内环境恒温性，提出一种大面积建筑室内环境恒温性自整定比例-积分-微分(Proportion Integration Dif... 详细信息

由于大面积建筑中存在大量不同类型的房间和区域，且其结构复杂，导致对其室内空间温度控制精度降低。为了有效精准的控制大面积建筑室内环境恒温性，提出一种大面积建筑室内环境恒温性自整定比例-积分-微分(Proportion Integration Differentiation, PID)控制方法。通过分析温度控制系统在不同操作环节的特性，获取温度控制系统在温度单参量控制下的数学模型。将通过数学模型采集到的温度信号展开计算处理，并将优化后的PID算法应用于环境恒温性自整定PID控制中，使其一直稳定在目标温度上，实现对大面积建筑室内环境恒温性控制。通过实验分析证明，采用所提方法对大面积建筑室内环境恒温性自整定PID控制后，稳态误差低于3%,且响应速度快。

关键词：大面积建筑室内环境恒温性自整定控制

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一种线性自抗扰控制器参数自整定方法

工程科学学报 2015年第11期37卷 1520-1527页

作者：李扬王京张勇军北京科技大学高效轧制国家工程研究中心北京100083

针对线性自抗扰控制器参数难于整定的问题,提出了一种基于动态响应过程时序数据挖掘的参数自整定算法.算法以线性自抗扰控制器中线性误差反馈律的两个增益信号回路的动态响应为参数调整对象,通过改进变收缩系数的随机搜索算法进行参数整... 详细信息

针对线性自抗扰控制器参数难于整定的问题,提出了一种基于动态响应过程时序数据挖掘的参数自整定算法.算法以线性自抗扰控制器中线性误差反馈律的两个增益信号回路的动态响应为参数调整对象,通过改进变收缩系数的随机搜索算法进行参数整定,记录动态响应过程数据,基于关联关系挖掘得到控制参数调整策略应用于线性自抗扰控制器的参数自整定.为验证本文提出的参数自整定方法的实际效果,以液压自动位置控制系统为控制对象,分别采用阶跃响应仿真和Monte Carlo实验进行对比研究.结果表明,基于数据挖掘参数自整定的线性自抗扰控制器动态响应较好,鲁棒性较强,改进了变收缩系数随机搜索算法调整时间较长以及传统线性自抗扰控制器超调较大的缺点,是一种具有实用性的线性自抗扰控制器参数自整定方法.

关键词：数据挖掘自整定控制自抗扰控制线性控制系统液压位置控制

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基于模糊自整定的电伴加热装置应用

机电信息 2023年第5期 58-60页

作者：张蒙中核陕西铀浓缩有限公司生产运行部陕西汉中723312

通过对供料净化操作电伴加热温度控制进行实验,证明了模糊自整定PID控制器在进行供料净化容器入口连接管电伴加热带温度控制时,具有温度控制迅速、控制效果稳定等优势,为今后电伴加热系统的设计和应用提供了参考。

关键词：自限温电伴加热带 PID控制模糊控制自整定控制

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水下滑翔机虚拟系泊运动控制研究

水下滑翔机虚拟系泊运动控制研究

作者：万绪天津大学

学位级别：硕士

水下滑翔机作为一种新型的水下监测仪器平台,具有运行时间长、适用范围广、使用成本低等优点,目前主要应用于对海洋进行大范围、长时序观测与探测。此外,水下滑翔机还可用作虚拟系泊观测设备,进行定点或定深系泊观测。与传统的系泊观测... 详细信息

水下滑翔机作为一种新型的水下监测仪器平台,具有运行时间长、适用范围广、使用成本低等优点,目前主要应用于对海洋进行大范围、长时序观测与探测。此外,水下滑翔机还可用作虚拟系泊观测设备,进行定点或定深系泊观测。与传统的系泊观测设备相比,水下滑翔机虚拟系泊成本低,部署简单,维护方便,更适合系泊观测。目前,国外对使用水下滑翔机进行虚拟系泊观测仅进行了少量探索,国内在此方面尚处于起步阶段,有大量的研究工作有待开展。为此,本文以天津大学自主研制的Petrel-Ⅱ水下滑翔机为对象,开展水下滑翔机虚拟系泊运动控制研究,主要研究成果和创新点如下:1.在分析Petrel-Ⅱ水下滑翔机动力学特性的基础上,采用牛顿-欧拉方法建立其空间六自由度运动数学模型,并考虑海流在水下滑翔机运动学上的影响,对模型进行了修正;进而结合虚拟系泊运动的动力学特性,得到水下滑翔机虚拟系泊运动的数学模型,为后续仿真分析奠定了基础。2.对水下滑翔机虚拟系泊运动干扰因素进行了分析和建模,包括初始不均衡量、壳体压缩变形、海水密度温度变化以及海流干扰等。设计了可执行虚拟系泊操作的浮力驱动系统,通过实验验证其性能,并基于实验数据,建立了浮力驱动系统回排油过程的数学模型;将虚拟系泊干扰因素与浮力驱动系统回排油模型相结合,得到可准确描述水下滑翔机虚拟系泊操作的净浮力数学模型。3.针对水下滑翔机系统的非线性、强耦合以及参数不确定性等问题,设计了基于遗传优化算法（Genetic Algorithm,GA）的BP（Back Propagation）神经网络PID自整定虚拟系泊运动控制器,并通过仿真与实验验证了控制器的有效性。

关键词：水下滑翔机虚拟系泊动力学模型自整定控制

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仿真转台自整定控制器设计及辅助软件开发

仿真转台自整定控制器设计及辅助软件开发

作者：王玘玥哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

仿真转台伺服系统在飞行器研制中发挥着重要的作用,在应用过程中,因不同试验的需求,会安装不同的被测件,各轴的转动惯量因此会发生很大变化。固定参数的常规控制器对负载变化比较敏感,其性能特性往往会因负载参数变化而变差,甚至无法满... 详细信息

仿真转台伺服系统在飞行器研制中发挥着重要的作用,在应用过程中,因不同试验的需求,会安装不同的被测件,各轴的转动惯量因此会发生很大变化。固定参数的常规控制器对负载变化比较敏感,其性能特性往往会因负载参数变化而变差,甚至无法满足使用要求。同时当负载惯量发生变化时,模型辨识参数及控制器参数也需要离线手动调整,给开发人员造成不便。为提高转台伺服系统的适应性和提高开发人员调试效率,本文研究了基于扩展卡尔曼滤波技术的转台被控对象参数辨识方法,然后引入自整定控制思想,设计了可以适应不同负载的控制器,最后将上述算法整合,设计并开发被控对象模型参数自动辨识及自整定控制器设计辅助软件。具体研究结果如下:首先,在分析转台伺服系统的组成和原理的基础上,推导并建立转台电机伺服系统被控对象的数学模型,并对系统中的非线性特性进行了分析,为辨识方法的设计奠定了基础。其次,介绍卡尔曼滤波器原理,基于该原理设计转台模型参数自动辨识方法,结合仿真分析了影响辨识性能的主要因素,给出了提升辨识精度和速度的有效方法,并进行仿真和实际系统试验,验证了辨识方法的有效性。再次,基于辨识得到的模型参数,结合频域校正法,提出了一种自整定控制器设计方法,在控制器中添加自整定环节来适应系统参数的变化,保证系统的稳定和性能。为保证自整定控制器的性能,进一步分析了模型参数误差对系统性能的影响,进而对辨识精度提出了要求。通过仿真实验和实际系统试验验证了自整定控制器的有效性。最后,设计开发被控对象自动辨识和自整定控制器设计实验辅助软件,给出了被控对象自动辨识功能以及自整定控制器参数自整定功能的设计方法和整体流程,并对上述软件功能进行测试,验证所开发软件的有效性和可用性。

关键词：转台伺服系统参数辨识扩展卡尔曼滤波自整定控制辅助软件

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自整定PID控制算法的比较与研究

自整定PID控制算法的比较与研究

作者：张伟沈阳理工大学

学位级别：硕士

自整定方法在工业控制过程中被广泛应用,主要是由于其具有自动化和智能化的特点。在工业应用中,控制器性能质量直接关系到控制系统的好坏,影响产品质量的好坏。因此,确保控制器性能良好尤其重要。PID控制器作为一个常用的控制器,它的整... 详细信息

自整定方法在工业控制过程中被广泛应用,主要是由于其具有自动化和智能化的特点。在工业应用中,控制器性能质量直接关系到控制系统的好坏,影响产品质量的好坏。因此,确保控制器性能良好尤其重要。PID控制器作为一个常用的控制器,它的整定方法具有很多种,主要是通过控制要求及环境等条件不同,采用不同的控制方法,在选择控制方法中需要充分的考虑到算法的可行性、收敛性,并且对算法要综合考虑负载干扰、环境干扰等因素造成的影响,才能更好的取得较好的实际效果。继电自整定方法具有简单、方便安全与节约成本等特点,成为控制领域研究的一大热点,对其研究主要围绕两个方面:控制器参数配置与继电反馈模型。在实际应用中,通常由于工业情况的不同往往导致系统无法达到预期效果,因此在应用中需要根据实际情况选择合适的自整定方法。本文通过对自整定控制方法比较与分析,在对PID控制器参数的研究现状分析的基础上,展开对继电反馈自整定方法的研究及实际中的可行性分析,在对自整定反馈PID控制系统改进,进一步加入了粒子群算法,验证了其系统能够达到较好的控制效果。本文首先对PID控制的理论知识介绍,主要围绕PID控制器结构、控制器性能参数（动态性能参数、鲁棒性能参数、内部稳定性参数）、自整定方法及粒子群优化算法理论展开介绍,然后具体对继电反馈PID整定方面研究,主要是对继电反馈特性、偏置继电反馈频率特性、PI/PID控制器分析等,其中对PI/PID控制器分析中主要是从四个方面分析:分别从闭环稳定性分析、改进继电反馈系统结构、幅值裕度估计、相位裕度估计方法,使用仿真方法说明改进后的PID控制器具有较好的效果。在对继电自整定PID控制器改进的基础上进一步加入了改进后的粒子群算法。在对粒子群优化算法进行改进后,选择合适的值,设计控制系统框图,对该系统仿真设计和实验,证明了算法的有效性及收敛性,通过采用基于系统的啤酒温度控制系统实验及基于粒子群继电PID仿真实验,证明了该算法在温度控制具有非常好的控制效果,能够提高整体系统效率,极大地改善了超调量,整定效果得到明显改善,很大程度上改善了滞后的缺陷,为工业生成节约资源,提高了系统的控制性能。本文采用仿真方法证明该系统的可行性与可靠性,对工业生产应用控制系统具有重要的实际意义。

关键词： PID控制自整定控制继电反馈参数整定粒子群算法

基于CNN的掘进机液压缸速度自整定控制方法

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煤炭技术 2023年第7期42卷 168-171页

作者：王娟张君君郑州理工职业学院郑州450000 郑州工业应用技术学院软件学院郑州450000

为了提升液压缸活塞杆速度控制的效率和响应灵敏度,保证掘进机运行的稳定性。通过分析液压缸的工作原理,运用CNN网络对活塞杆目标速度以及变化率进行调整,根据模糊PID控制理论建立了速度信号的模糊规则表,来实现掘进机液压缸速度自整定... 详细信息

为了提升液压缸活塞杆速度控制的效率和响应灵敏度,保证掘进机运行的稳定性。通过分析液压缸的工作原理,运用CNN网络对活塞杆目标速度以及变化率进行调整,根据模糊PID控制理论建立了速度信号的模糊规则表,来实现掘进机液压缸速度自整定控制。并利用Simulink工具箱搭建了CNN-模糊PID模型来验证该方法的有效性。实验结果表明:CNN-模糊PID控制方法的速度追踪用时以及调整用时较短,响应灵敏度较高,满足液压部速度自整定控制要求;CNN-模糊PID控制方法随机速度追踪过程中,发生较大偏差的次数较少,最大偏差值为8.12%,满足实际控制要求。

关键词： CNN 模糊PID 自整定控制

高温环境Buck变换器的建模与控制方法研究

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高温环境Buck变换器的建模与控制方法研究

作者：王羽田哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着电力电子技术的发展,电力电子电路被广泛应用在工业生产、交通运输、新能源系统以及国防科技等领域。其中,诸如石油和天然气工业、汽车工业、航空航天业等许多领域需要电路系统可靠工作在高温环境。由于在高温环境中,器件参数和特... 详细信息

随着电力电子技术的发展,电力电子电路被广泛应用在工业生产、交通运输、新能源系统以及国防科技等领域。其中,诸如石油和天然气工业、汽车工业、航空航天业等许多领域需要电路系统可靠工作在高温环境。由于在高温环境中,器件参数和特性会发生改变,从而导致整个电路模型和效率的改变,基于常温参数设计的控制器控制效果也会随温度发生变化。因此对高温环境下器件建模、电路特性以及高适应性控制算法的研究具有重要意义。本文以Buck变换器为研究对象进行了深入研究。首先,本论文建立了Buck变换器中IGBT、铝电解电容以及磁性元件的温度模型。详细介绍了IGBT的数理模型,找到了IGBT器件电特性与内部参数之间的关系,分析了半导体参数的温度特性,在此基础上得到了IGBT的温度模型。接着,以铝电解电容和磁性元件等效电路模型为基础,分析了器件参数随温度变化的特性,得到了铝电解电容和磁性元件的温度模型。然后,本文在器件温度模型的基础上,分析了温度变化对输出纹波的影响,建立了宽范围温度变化下的Buck变换器小信号模型和损耗模型,在此基础上分析了温度变化对变换器频率特性的影响,以及温度变化对变换器各部分损耗的影响。为了提高温度变化情况下变换器的效率,本文采用频率优化的方法并通过Matlab仿真得到频率优化控制表。针对开关频率变化以及器件参数变化导致的定参数PID控制器控制效果变差的问题,本文进一步采用基于继电反馈的参数自整定控制方法,提高系统的动态特性。通过PSIM软件仿真证明,相比定参数PID控制,在宽范围温度变化下采用继电反馈的参数自整定控制方法,系统具有更好的动态特性,对参数变化和负载扰动具有较好的适应能力。最后,本文采用TI公司的TMS320F28035作为控制芯片,设计系统硬件电路,编写程序完成系统控制。将主电路板放入恒温箱中进行温度实验,实验验证了本文提出控制方法的可行性和正确性。

关键词： Buck变换器建模频率优化自整定控制高温环境