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基于双环路反馈的三相逆变器有源阻尼并网控制策略研究

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电机与控制学报 2024年

作者：李劲松亓玉帅李国锋吕敬华浩杨庆新李永建大连理工大学电气工程学院大连理工大学大连市新型电力系统工程研究中心上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室

作为新能源发电单元与电网之间的能量交换接口，并网逆变器用来将直流电能转换为高质量的交流电能并馈入电网，是新型电力系统的重要组成部分。LCL滤波器由于其出色的高频谐波抑制能力而广泛应用于并网逆变器输出端，但因其开环传递函... 详细信息

作为新能源发电单元与电网之间的能量交换接口，并网逆变器用来将直流电能转换为高质量的交流电能并馈入电网，是新型电力系统的重要组成部分。LCL滤波器由于其出色的高频谐波抑制能力而广泛应用于并网逆变器输出端，但因其开环传递函数缺乏阻尼项而存在谐振尖峰，造成系统运行不稳定。鉴于此，提出利用逆变器侧电流进行有源阻尼控制，相比传统电容电流有源阻尼控制策略，在面对电网阻抗变化时，基频增益Tfo与截至频率fc仍能保持不变。且从阻尼角度分析，具有更好的稳定裕度和响应速度。为进一步降低电网电压对并网电流的影响，同时引入电网电流反馈，构建双环路以增大输出阻抗。以逆变器电流环消除谐振尖峰，以电网电流环降低谐波分量，最后仿真验证所提控制策略的有效性与可行性。

关键词： LCL并网逆变器逆变器侧电流阻尼控制双环路反馈输出阻抗谐波抑制

基于残差生成器的Buck双向变换器改进模型预测控制

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电机与控制学报 2024年

作者：李劲松沈琦丰李国锋吕敬华浩杨庆新李永建大连理工大学电气工程学院大连理工大学大连市新型电力系统工程研究中心上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室

在以光伏储能装置为主体的直流微网中，外部扰动容易引起直流母线电压波动，导致系统输出电能质量下降。为提升系统动态响应性能，针对直流微网中常用的Buck型双向DC-DC变换器，提出一种基于残差生成器的改进电流补偿模型预测控制策略... 详细信息

在以光伏储能装置为主体的直流微网中，外部扰动容易引起直流母线电压波动，导致系统输出电能质量下降。为提升系统动态响应性能，针对直流微网中常用的Buck型双向DC-DC变换器，提出一种基于残差生成器的改进电流补偿模型预测控制策略。首先对模型预测控制(MPC)环节进行线性等效，证明采用校正前PI+MPC控制时，系统在0 rad/s时存在失稳风险。然后由此设计负低-高通滤波器校正环节，并从调节系数变化和模型参数不确定性等角度进行分析，验证改进后系统的稳定性和动态性能得到明显改善。通过仿真与实验，结果表明基于残差生成器的电流补偿能有效平抑外界扰动引起的母线电压波动，负低-高通校正环节在改善系统性能的同时又进一步抑制电感电流噪声，进而平滑母线电压曲线。最终证明提出的改进策略可显著提升直流微网的动态响应性能。

关键词：直流微网 DC-DC变换器残差生成器改进模型预测负低-高通滤波器

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多层级曲梁多稳态超材料的可重用性研究

力学学报 2024年

作者：靳明珠侯秀慧赵文皓邓子辰西北工业大学航空学院复杂系统动力学与控制工信部重点实验室西北工业大学力学与土木建筑学院大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件国家重点实验室西北工业大学极端力学研究院

多稳态超材料凭借其出色的力学性能而广受关注和应用。然而，现有研究主要集中在单曲梁结构，对于由多层级曲梁单胞构建的复杂拓扑结构的可重复吸能特性缺乏深入探讨。此外，与传统材料相比，多稳态超材料在循环加载下的疲劳性能也鲜有... 详细信息

多稳态超材料凭借其出色的力学性能而广受关注和应用。然而，现有研究主要集中在单曲梁结构，对于由多层级曲梁单胞构建的复杂拓扑结构的可重复吸能特性缺乏深入探讨。此外，与传统材料相比，多稳态超材料在循环加载下的疲劳性能也鲜有研究。本文以两端固支直梁一阶屈曲模态为初始构型构造曲梁单胞，并通过3D打印技术制备双材料双稳态单元。进而建立多层级曲梁结构，并给出预测多层级曲梁正则化的力和势能随位移变化的五次、六次多项式经验公式，相比于以往三次、四次多项式结果更为准确。以双曲梁单胞为基本单元，通过中心旋转的方式设计三维点状多稳态超材料，研究其稳态性能和力学特性。并通过参数化分析研究单元几何参数和模块化拓扑构型对结构力学响应的影响，最后通过疲劳实验验证了该类多稳态超材料的疲劳寿命。该结构能够在小变形和大变形范围内实现正负刚度的转变，同时变形是弹性稳定的，即杨氏模量基本保持不变，且具有多稳态和可重复吸能特性。随着双曲梁几何参数Q（高厚比）的增大，其有效压溃距离和能量吸收效率随之增加。本文提出的设计策略为制造多稳态多步可逆变形的力学超材料开辟了新路径，并为设计材料-结构-功能一体化的工程材料提供了一种新思路。

关键词：多层级曲梁多稳态超材料屈曲阶跃可重用性能量吸收

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电子时间引信电路部件全流程测试系统设计

兵器装备工程学报 2024年第2期45卷 225-231页

作者：马景李豪杰原红伟贺冠华南京理工大学机械工程学院南京210094 淮海工业集团有限公司山西长治046012

为验证引信产品的主要功能和性能,提高产品生产中的检测效率,设计了一种引信电路部件全流程测试系统,完成对引信电路部件时间装定功能、测速修正、触发、延期和自毁功能的全流程测试。采用继电器控制模块准确模拟引信开关信号和上电信号... 详细信息

为验证引信产品的主要功能和性能,提高产品生产中的检测效率,设计了一种引信电路部件全流程测试系统,完成对引信电路部件时间装定功能、测速修正、触发、延期和自毁功能的全流程测试。采用继电器控制模块准确模拟引信开关信号和上电信号,采用外接信号发生器模拟引信测速所需的地磁信号,增强引信测试的可信度并减少设计的复杂性。采用一键式操作技术,依次对引信时间装定、触发、延期、自毁等不同的工作模式进行模拟测试,一套测试系统就可以对2种外观状态的引信进行测试,测试输出结果由示波器直接读取,测试时间短,误差小,大大提高了产品测试效率,降低了成本。实验结果表明:测试系统可完成对引信功能的全流程测试,检测结果满足测试系统所要求的误差范围,符合功能设计的要求,达到了引信电路部件测试的预期效果,可为其他引信测试设备提供设计经验。

关键词：引信电路精度和可靠性全流程测试系统功能验证

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绳驱桁架结构伸展臂的主动振动控制

计算力学学报 2024年第1期41卷 139-144页

作者：蔡志勤曹彬彬彭海军大连理工大学工程力学系大连116024 大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室大连116024

伸展臂由于受到空间温度变化和卫星机动动作的影响,不可避免地会产生振动。在阻尼较低的空间环境中,这种振动衰减较慢,影响伸展臂的正常工作。因此,合适的振动控制方法对于伸展臂的正常工作至关重要。本文采用拉绳作为作动器的空间桁架... 详细信息

伸展臂由于受到空间温度变化和卫星机动动作的影响,不可避免地会产生振动。在阻尼较低的空间环境中,这种振动衰减较慢,影响伸展臂的正常工作。因此,合适的振动控制方法对于伸展臂的正常工作至关重要。本文采用拉绳作为作动器的空间桁架结构伸展臂,研究其作动绳上铰链串联顺序的优化和模型预测控制律的设计,这两部分内容均考虑了作动绳的单边约束和饱和约束。首先,通过ANSYS软件获取结构的模态信息;然后结合系统可控性原理和遗传算法计算出作动绳上铰链串联最优顺序;最后,在数值仿真中,通过设计的控制率对一个由四个单元组成的桁架结构伸展臂的振动控制过程进行仿真分析。结果表明,提出的作动绳串联铰链的方式能够有效抑制伸展臂的振动。

关键词：桁架结构伸展臂绳驱模型预测控制振动控制作动器位置优化

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基于动态避障风险区域的仿生机器鱼路径规划方法

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机器人 2024年第4期46卷 488-502页

作者：李宗刚王治平夏广庆康会峰兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070 兰州交通大学机器人研究所甘肃兰州730070 大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室辽宁大连116024 北华航天工业学院河北省跨介质飞行器重点实验室河北廊坊065000

针对来流速度固定、存在多个静态漂浮障碍物和动态障碍物的复杂水环境中胸尾鳍协同推进仿生机器鱼的自主避碰问题,提出了一种基于动态避障风险区域(DAR)的路径规划方法。首先,结合所建立的机器鱼水动力学模型,利用扩展卡尔曼滤波法构造... 详细信息

针对来流速度固定、存在多个静态漂浮障碍物和动态障碍物的复杂水环境中胸尾鳍协同推进仿生机器鱼的自主避碰问题,提出了一种基于动态避障风险区域(DAR)的路径规划方法。首先,结合所建立的机器鱼水动力学模型,利用扩展卡尔曼滤波法构造沿障碍物运动方向的类椭球形动态避障风险区域,其长轴与障碍物的运动速度成正比,并通过模糊控制方法对卡尔曼滤波过程的噪声方差进行估计,得到该区域的精确边界;其次,结合机器鱼视场内障碍物的位姿与速度,去除同向运动且速度大于机器鱼的无风险障碍物,实时获得动态环境中的避障风险区域集合,进而得到机器鱼可通行时变区域;最后,根据先避近后避多、边界距离最短原则初步确定先转向、后俯仰的空间避碰策略,进而以障碍物作为外界扰动,设计以期望位姿为输入的非线性模型预测控制器,实时优化得到机器鱼的转弯半径、俯仰角和两侧胸鳍相位差等控制参数,驱动机器鱼安全、快速地通过当前障碍物区域。实验结果表明,机器鱼通过多障碍物区域时,与风险区域边界的最小距离为0.15 m,速度最高达0.15 m/s,空间避障速度最高为0.3 m/s,运动机动性较高且运动轨迹比较平滑,验证了所提方法的有效性。

关键词：仿生机器鱼动力学分析动态避障风险区域非线性模型预测控制

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基于AGEP-DNN的水下聚能装药比冲量预测模型

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沈阳理工大学学报 2024年第2期43卷 15-21,28页

作者：刘芳郝慧敏卢熹郭策安沈阳理工大学理学院沈阳110159 沈阳理工大学自动化与电气工程学院沈阳110159 沈阳理工大学装备工程学院沈阳110159 辽宁省兵器工业智能优化与控制重点实验室沈阳110159

聚能装药比冲量是表征水下爆炸中冲击波对目标破坏作用的重要参数。为实现水下聚能装药比冲量智能预测,提出一种自适应基因表达式编程(adaptive gene expression programming, AGEP)优化深度神经网络(deep neural network, DNN)的聚能... 详细信息

聚能装药比冲量是表征水下爆炸中冲击波对目标破坏作用的重要参数。为实现水下聚能装药比冲量智能预测,提出一种自适应基因表达式编程(adaptive gene expression programming, AGEP)优化深度神经网络(deep neural network, DNN)的聚能装药比冲量预测模型(AGEP-DNN)。考虑装药结构与比冲量数值之间的复杂非线性关系,通过AUTODYN软件建立有限元模型,对水下爆炸过程进行仿真,采用经验公式验证仿真数据的有效性;基于仿真实验数据,设计AGEP算法优化DNN超参数,构建AGEP-DNN模型,对比冲量进行智能预测。实验结果显示,AGEP-DNN聚能装药比冲量预测模型在9种对比智能预测模型中具有最优的预测精度。

关键词：聚能装药比冲量自适应基因表达式编程深度神经网络数值仿真

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基于自适应机器学习的视觉机械臂控制方法

华南师范大学学报（自然科学版） 2024年第3期56卷 50-57页

作者：丁亚琼贾寒光万凯中山大学计算机学院广州510006 华南理工大学自动化科学与工程学院广州510641 工业和信息化部电子第五研究所/电子元器件可靠性物理及应用国家级重点实验室广州511370 惠州学院电子信息与电气工程学院惠州516007

针对多输入多输出视觉机械臂系统中控制增益矩阵存在不确定性的问题,提出了一种基于自适应机器学习的控制方法。通过放宽对系统控制增益矩阵已知性的要求,设计了复合能量函数来证明系统的收敛性。通过模拟机械臂系统运动并使用未标定摄... 详细信息

针对多输入多输出视觉机械臂系统中控制增益矩阵存在不确定性的问题,提出了一种基于自适应机器学习的控制方法。通过放宽对系统控制增益矩阵已知性的要求,设计了复合能量函数来证明系统的收敛性。通过模拟机械臂系统运动并使用未标定摄像机进行验证,证明了自适应迭代学习方法的有效性。

关键词：自适应机器学习控制增益矩阵非线性系统机械臂

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考虑姿态稳定性的智能客车轨迹跟踪控制研究

北京理工大学学报 2024年第8期44卷 780-791页

作者：王洪亮范硕皮大伟范丁阁陈轶杰范晶晶中国北方车辆研究所江苏省商用车智能底盘工程研究中心南京理工大学机械工程学院先进越野系统技术全国重点实验室江苏智能无人装备产业创新中心有限公司江苏北方工业大学

针对智能客车行驶中遇到突发情况时驾驶员应急激烈操作以及车辆传感器识别误差导致车辆路径规划不合理引起的车辆侧翻，提出一种基于车身姿态稳定性的轨迹跟踪控制策略.根据现有主动防侧倾研究基础推导智能客车目标侧倾角算法，以横向... 详细信息

针对智能客车行驶中遇到突发情况时驾驶员应急激烈操作以及车辆传感器识别误差导致车辆路径规划不合理引起的车辆侧翻，提出一种基于车身姿态稳定性的轨迹跟踪控制策略.根据现有主动防侧倾研究基础推导智能客车目标侧倾角算法，以横向载荷转移率为侧翻指标，采用卡尔曼滤波算法进行车辆参数估计，实现横向载荷转移率预测.根据智能客车横向载荷转移率预测值设计基于差动制动的纵向控制策略、考虑车身侧倾和俯仰运动的垂向控制策略以及轨迹跟踪横向控制策略，最后通过仿真验证上述策略控制效果.结果表明，基于车身姿态稳定性的轨迹跟踪控制策略在车辆行驶遇到突发情况驾驶员激烈操作时能够保证车辆行驶稳定，在智能客车轨迹跟踪过程中能降低车辆侧翻风险.

关键词：智能客车轨迹跟踪姿态稳定横向载荷转移率垂向控制侧翻风险