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无人机集群分布式跟踪抗扰控制设计与实验验证

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吉林大学学报（工学版） 2024年第7期54卷 2093-2103页

作者：鲜斌王印鑫王岭天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 天津航海仪器研究所天津300451

研究了存在外界未知扰动下分布式无人机集群轨迹跟踪问题,设计了一种新的无人机集群非线性鲁棒轨迹跟踪策略。首先,基于切向坐标系构造了无人机编队模型,并设计了协同控制律;其次,针对轨迹跟踪问题设计了一种基于误差符号函数积分(RISE... 详细信息

研究了存在外界未知扰动下分布式无人机集群轨迹跟踪问题,设计了一种新的无人机集群非线性鲁棒轨迹跟踪策略。首先,基于切向坐标系构造了无人机编队模型,并设计了协同控制律;其次,针对轨迹跟踪问题设计了一种基于误差符号函数积分(RISE)的鲁棒控制算法,用于补偿未知外界扰动的影响,提高了无人机编队系统的鲁棒性;然后,基于Lyapunov分析的方法,证明了无人机编队系统协同误差全局渐近收敛,以及位置跟踪误差半全局渐近收敛;最后,在四旋翼无人机编队实验平台上进行了无风扰和有风扰条件下无人机集群轨迹跟踪实验,并与常规滑模控制算法进行了性能对比实验。实验结果表明,所设计的控制律可以实现多无人机的协同轨迹跟踪,且具有较强的抗外界干扰能力。

关键词：控制科学与工程无人机集群分布式跟踪控制协同控制抗扰控制实验验证

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低压电器故障诊断及检测方法探究

产品可靠性报告 2024年第6期 85-87页

作者：肖笛沈阳电气传动研究所(有限公司)

本文全面探讨了低压电器的故障诊断及检测方法,涵盖了从基础电源部分设计到先进故障检测技术的多个方面。本文详细分析了电器故障诊断系统的重要组成部分,包括电源部分、接线方式、元器件选择及低压电器故障的各种检测方法。特别强调利... 详细信息

本文全面探讨了低压电器的故障诊断及检测方法,涵盖了从基础电源部分设计到先进故障检测技术的多个方面。本文详细分析了电器故障诊断系统的重要组成部分,包括电源部分、接线方式、元器件选择及低压电器故障的各种检测方法。特别强调利用最新的科技,如人工智能和物联网技术,以提高故障检测的准确性和效率。探讨了高级故障检测技术在预测和诊断故障方面的应用,强调这些技术在提升电器设备安全性和可靠性方面的重要性。本文旨在为低压电器的故障诊断与检测提供一个全面的视角,为相关工程师和研究人员提供参考和指导。

关键词：低压电器故障诊断检测方法

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基于Dinkelbach-Quadratic算法的高速铁路通信能效优化功率分配研究

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铁道学报 2024年第9期46卷 69-75页

作者：高云波李翠然王国荣李茂青兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州交通大学电子与信息工程学院中铁电气化勘测设计研究院有限公司自动化信息设计所

为了提高高速铁路通信能量效率，提出一种基于Dinkelbach-Quadratic变换的迭代算法来解决高速铁路通信下行链路的功率分配问题。通过在小区内部署远程天线单元构建高速铁路通信分布式天线系统模型，基于完美信道状态信息(CSI)和列车内... 详细信息

为了提高高速铁路通信能量效率，提出一种基于Dinkelbach-Quadratic变换的迭代算法来解决高速铁路通信下行链路的功率分配问题。通过在小区内部署远程天线单元构建高速铁路通信分布式天线系统模型，基于完美信道状态信息(CSI)和列车内接入点反馈的最小速率要求建立能效优化模型；基于所建立的非凸优化模型，采用Dinkelbach变换将分数形式的非线性规划问题转换为求差形式；利用Quadratic变换特性对目标函数进一步展开；采用交替迭代的方法完成能效最优的功率分配。仿真结果表明：所提算法在满足最小传输速率和最大发射功率的同时，可以兼顾系统能量效率和频谱效率；随着发射天线数量和接收中继数量的增加，系统性能也有明显提升，相比传统算法系统的能效和频谱效率至少提升5%。

关键词：高速铁路分布式天线系统功率分配能量效率分式规划

基于参考电压修正的双级矩阵变换器Delta-Sigma调制

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电工技术学报 2024年第10期39卷 3070-3081页

作者：周湛清谢琦坤马朝磊薛凌月史婷娜天津工业大学高效能电机系统智能设计与制造国家地方联合工程研究中心天津300387 天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 浙江大学电气工程学院杭州310027

Delta-Sigma调制(DSM)可在无需随机过程统计特性和复杂谐波理论分析的基础上,依托其过采样特性实现电力电子变换器变频调制。双级矩阵变换器(TSMC)作为一种理想的“全硅”交-交变换器,若能够将DSM引入TSMC,可进一步优化其电磁干扰(EMI)... 详细信息

Delta-Sigma调制(DSM)可在无需随机过程统计特性和复杂谐波理论分析的基础上,依托其过采样特性实现电力电子变换器变频调制。双级矩阵变换器(TSMC)作为一种理想的“全硅”交-交变换器,若能够将DSM引入TSMC,可进一步优化其电磁干扰(EMI)水平和运行效率,但TSMC的直流链电压波动问题导致TSMC-DSM策略难以直接实现。针对TSMC-DSM实现问题,该文提出一种基于参考电压修正的DSM策略。在所提方法中,通过解析TSMC整流级调制过程,将逆变级参考电压按照整流级矢量作用顺序进行修正,并依次获得各扇区参考电压修正系数。最后,在两相坐标系下分别构建两个DSM调制器,并将修正后的逆变级电压参考值引入DSM调制器以实现高性能TSMC-DSM策略。实验结果表明,所提策略能够对输出电压、电流频谱进行合理整形以减少系统对外部的电磁干扰,同时具备优良的电压传输比和动态调制性能。

关键词：双级矩阵变换器 Delta-Sigma调制器电压传输比双空间矢量调制

基于权重自适应更新径向基函数神经网络的水下游动机械臂镇定控制

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电子测量与仪器学报 2024年第4期38卷 1-8页

作者：孙非曹宇赫崔特任超天津大学内燃机研究所天津300072 天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

水下游动机械臂(underwater swimming manipulator,USM)是一种由水下蛇形机器人和矢量推进器组成的新型水下机器人。USM系统具有高度非线性、强耦合以及不确定性等特点,其动力学模型难以精确建立。因此,实现USM的高精度镇定控制存在挑... 详细信息

水下游动机械臂(underwater swimming manipulator,USM)是一种由水下蛇形机器人和矢量推进器组成的新型水下机器人。USM系统具有高度非线性、强耦合以及不确定性等特点,其动力学模型难以精确建立。因此,实现USM的高精度镇定控制存在挑战。针对这一问题,本文基于反馈线性化和自适应径向基函数神经网络(radial basis function neural network,RBFNN),设计了一种动力学控制方案以实现USM的镇定控制。首先,介绍了USM平台结构,基于Lagrange方程给出了USM的动力学模型,并推导了USM的矢量推力系统模型。然后,设计了基于反馈线性化和RBFNN的动力学控制器,并通过反步法自适应更新RBFNN的权重。其中,权重自适应更新RBFNN用于实时估计系统未建模部分、参数误差以及外部扰动,从而对动力学控制器进行补偿。此外,为了将动力学控制器提供的广义力和力矩转换成各个执行器的控制输入,给出了推力分配策略。最后,进行了湖泊实验,分别对USM的I构型和C构型镇定控制,文章所提出的控制方案在两种构型下的稳态误差均小于0.08 m和10°,验证了所提出的USM六自由度镇定控制器的有效性。

关键词：水下游动机械臂动力学建模反馈线性化径向基函数神经网络

基于小波变换与改进时间序列模型的船舶升沉运动预测方法

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山东科学 2024年

作者：刘志臻黄鲁蒙孙亚鹏张颖刘振东天水电气传动研究所集团有限公司大型电气传动系统与装备技术国家重点实验室中国石油大学(华东)机电工程学院

船舶升沉运动信号的检测滞后严重影响了海洋升沉补偿系统性能,通过对升沉运动进行准确预测可以有效改善系统的稳定性和实时性。为了提高预测模型的实用性,设计了自回归时间序列模型,具有计算效率高、编程简单的特点;在此基础上为了进一... 详细信息

船舶升沉运动信号的检测滞后严重影响了海洋升沉补偿系统性能,通过对升沉运动进行准确预测可以有效改善系统的稳定性和实时性。为了提高预测模型的实用性,设计了自回归时间序列模型,具有计算效率高、编程简单的特点;在此基础上为了进一步解决该模型对非平稳复杂海况和预测时长适应性差的问题,引入小波多尺度分析方法,形成了一种基于小波变换与改进自回归的组合预测模型,通过对历史数据进行分解变换、重构、子序列预测及预测数据合成实现了对升沉运动的在线多步预测;对平稳随机波形和船舶实测非平稳波形的理论测试与实验结果表明:该组合模型具有良好的预测性能,能有效减少由于升沉运动信号检测滞后而引起的海洋升沉补偿系统控制误差。

关键词：海洋工程升沉补偿时间序列预测小波变换

基于C2000新型DSP的电气传动系统设计

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电气传动 2024年第3期54卷 3-9页

作者：陆桂军贾鹏飞王玉博刘静于守泉天津电气科学研究院有限公司天津300180 电气传动国家工程研究中心天津300180

永磁同步电机高效率、高功率密度、良好的转矩性能和易于控制等优点在工业自动化、汽车、航空航天、家用电器等领域发挥着重要作用。然而,在电气传动领域不仅需要精确地控制其运行状态,还需具备复杂的工业通信和人机接口。传统电气传动... 详细信息

永磁同步电机高效率、高功率密度、良好的转矩性能和易于控制等优点在工业自动化、汽车、航空航天、家用电器等领域发挥着重要作用。然而,在电气传动领域不仅需要精确地控制其运行状态,还需具备复杂的工业通信和人机接口。传统电气传动大多采用比例积分环节进行速度控制,会存在积分器饱和问题,扰动消失后,积分响应变慢;复杂的工业通信和人机接口需要占用大量的芯片资源和芯片IO,导致控制成本居高不下。通过对传统的比例积分器进行改进,引入输出前馈控制,解决由于积分器饱和带来的响应延迟,并通过改进外部通信协议和外部人机交互接口硬件电路,解决了传统传动系统设计只能通过增加芯片数量来解决资源和IO占用问题。改进后的系统可以在单芯片280039C DSP上完成全部功能,由于不存在芯片间通信,通信速率和响应速度都大幅提升,现场使用情况良好。

关键词： C2000新型DSP 矢量控制环路控制

电传动履带车辆电气系统稳定性分析及优化提升策略

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兵工学报 2024年第10期 3397-3414页

作者：李耀恒盖江涛张楠成城李翠芬帅志斌刁利军中国北方车辆研究所北京交通大学电气工程学院

为提高电传动履带车辆电气系统稳定性，利用基于阻抗模型的小信号分析法对电传动履带车辆电力电子源网荷储所构建的直流微电网系统进行建模并结合电传动履带车辆工况条件开展分析，获取系统不同工况及不同参数变化下的稳定性规律和机理... 详细信息

为提高电传动履带车辆电气系统稳定性，利用基于阻抗模型的小信号分析法对电传动履带车辆电力电子源网荷储所构建的直流微电网系统进行建模并结合电传动履带车辆工况条件开展分析，获取系统不同工况及不同参数变化下的稳定性规律和机理。在稳定性的理论分析基础上，分别在发动机-发电机组和DC/DC控制回路中设计基于电压的反馈通道和虚拟电容控制环节，所设计的控制环节能够自适应电压波动情况对电气系统进行控制，进而提升电传动履带车辆电气系统稳定性。通过仿真对控制算法进行了验证，证明了控制算法的有效性。

关键词：履带车辆电传动稳定性电气系统直流微网

电传动履带车辆电气系统稳定性分析及优化提升策略

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兵工学报 2024年

作者：李耀恒盖江涛张楠成城李翠芬帅志斌刁利军北京交通大学电气工程学院中国北方车辆研究所

为提高电传动履带车辆电气系统稳定性，利用小信号分析法对电传动履带车辆电力电子源网荷储所构建的直流微电网系统进行建模，结合电传动履带车辆工况条件，从阻抗匹配角度分析系统不同工况及不同参数变化下的稳定性规律和机理。同时，... 详细信息

为提高电传动履带车辆电气系统稳定性，利用小信号分析法对电传动履带车辆电力电子源网荷储所构建的直流微电网系统进行建模，结合电传动履带车辆工况条件，从阻抗匹配角度分析系统不同工况及不同参数变化下的稳定性规律和机理。同时，针对电传动履带车辆电气系统稳定性优化提升的需求，在发动机-发电机组和DC/DC控制回路中分别设计基于电压的反馈通道和虚拟电容控制环节，该环节能够自适应电压波动情况对电气系统进行控制，从而提升了电传动履带车辆电气系统稳定性。最后通过仿真验证了该方法的有效性和可行性。

关键词：履带车辆电传动稳定性电气系统直流微网