一类带有未知控制方向的非线性系统的模糊自适应事件触发容错控制

针对带有未知控制方向、未知非线性函数以及执行器故障的不确定非线性系统,研究了相应的模糊自适应事件触发容错控制问题。首先,运用反步法和模糊逻辑系统 (FLS) 理论知识相结合,构造出自适应事件触发容错控制器和自适应更新律,有效地补偿了执行器故障对系统的影响。其次,在自适应事件触发容错控制器的设计中引入了 Nussbaum 函数。最后,所设计的控制方案保证了闭环信号在给定紧集内一致最终有界,且仿真结果验证了本文所提出的控制方案的有效性。     

基于电加热炉的温度控制策略

在实际情况中,自适应控制比较难以实现,故很少出现比较准确的自适应控制。取电加热炉为实验对象,通过对电加热炉温度实施PID控制并最终达到稳定的过程中,采用实时辨识模型参数的闭环辨识策略,进而根据辨识结果实时调整PID参数,实现自适应控制。运行结果表明这一策略比常规PID控制效果要好。对于实际情况的自适应控制设计,具有一定的参考价值。     

基于自适应伸缩因子的变论域模糊PID振动控制方法

针对传统变论域模糊PID控制算法(VUFP)伸缩因子无法自适应调整的问题,建立了基于自适应伸缩因子的变论域模糊PID振动控制方法,从而进一步提升振动控制效果。在传统VUFP算法的基础上,将系统误差及误差变化率作为输入,伸缩因子参数作为输出,提出了伸缩因子自适应调整函数;从非零性、对偶性、单调性、正规性、协调性入手,通过理论证明了所提自适应调整函数的合理性;基于VUFP算法,利用系统误差及误差变化率实现了自适应调整函数参数的实时自适应调整,从而避免了VUFP算法中伸缩因子缺乏模糊规则导致控制效果降低的问题。3层框架理论模型和实验结构的振动控制结果表明:所提控制方法能实现函数型伸缩因子参数的自适应调整,针对框架结构加速度、速度及位移的控制效果均优于PID和VUFP控制算法,为建筑结构振动控制提供了一种新的控制算法。     

鼠标控制显示增益的绩效研究

目的研究探讨了鼠标控制显示增益对指点操作绩效的影响。方法采用实验室方法,实验一对鼠标控制显示增益与操作绩效的关系进行研究。实验二在实验一结果的基础上改进了鼠标自适应控制显示技术,对固定、自适应和自定义三种鼠标控制显示增益类型进行了比较研究。共有42名被试参与实验。结果(1)不同的鼠标控制显示增益会对操作绩效产生不同的影响,鼠标控制显示增益大小与操作绩效有着倒"U型"关系。(2)任务难度对操作绩效有着明显的影响,低难度任务操作绩效明显好于高难度任务;不同难度条件下,鼠标控制显示增益与操作绩效还是保持倒"U型"关系,但是对于不同难度的任务,用户获得最优绩效的特定的鼠标控制显示增益水平不同。(3)在不同的确定鼠标控制显示增益的方式中,考虑任务难度因素的自适应增益方式的操作绩效明显高于自定义和固定增益方式。结论在指点任务中使用自适应控制显示增益鼠标可提高操作绩效。     

压电结构的自适应模态阻尼控制实验

文[1]提出了用分布式的、实时可调的压电片组建模态传感器及作动器实现准独立模态控制的方法，为结构的自适应控制提供了物质基础。本文在文[1]的基础上，结合自适应控制技术、进一步进行了基于这种独立模态控制策略的自适应阻尼控制实验研究，在压电板上取得了理想的控制效果。     

具有类反斜线回滞系统的自适应控制

考虑一类具有类反斜线回滞的不确定非线性系统自适应控制问题.利用神经网络提出了变结构自适应控制方法和近似自适应控制方法,变结构自适应控制方法能保证跟踪误差趋于零,近似自适应控制方法的控制律是光滑的,能保证跟踪误差最终小于任意给定的正数.文中举例说明了结果的有效性.     

基于PLC的异步电动机自适应控制方法

由于传统的异步电动机在自适应控制方面存在缺点,因此该文提出基于PLC的异步电动机自适应控制方法。首先,对基于PLC的异步电动机自适应控制方法进行设计。其次,基于PLC构建控制异步电动化控制成本,提取影响因素并构建校正控制模块。最后,实现异步电动机的自动控制功能。为了验证该文设计的方法（即基于PLC的异步电动机自适应控制方法）的有效性,进行对比试验。将基于PLC的异步电动机自适应控制方法与2种基本方法进行对比,验证了基于PLC的异步电动机自适应控制方法的有效性。     

基于Lyapunov稳定性理论的模型参考自适应控制

主要研究模型参考自适应控制设计方法,主要介绍采用Lyapunov(李雅普诺夫)稳定性理论设计的自适应控制器,并假设可以获得对象的状态变量,利用这些状态变量构成自适应控制率。在利用MATLAB语言,通过仿真分析基于Lyapunov稳定性理论的自适应控制器的性能。     

基于保性能自适应RBF神经网络的MR半主动非线性鲁棒分散控制

该文针对模型参数不确定的非线性结构半主动分散控制问题进行研究。首先,采用退化Bouc-Wen滞回模型模拟层间恢复力,并考虑模型参数(质量、刚度和阻尼)不确定及子系统间的耦合项,建立了子控制系统误差状态方程;在此基础上,设计了由保性能控制项和自适应逼近控制项构成的子控制器,其中,保性能控制项通过求解转化为线性矩阵不等式的保性能控制问题得到,逼近控制项通过RBF神经网络自适应控制律确定,同时利用Lyapunov稳定性理论对其稳定性及权值有界性进行证明;从而建立了适用于不确定结构非线性振动控制的保性能自适应RBF神经网络鲁棒分散控制(GCARBF)算法。最后,对一8层非线性结构进行MR半主动分散控制设计及0.3 g~0.8 g地震下仿真分析,结果表明了所提算法的有效性与优越性。     

空间机械臂碰撞过程的模糊无模型自适应振动控制EI北大核心CSCD

空间机械臂在执行操作任务时会面临碰撞问题,例如主动捕获或被动碰撞均会引起机械臂瞬时动量急剧变化,机械臂杆弹性振动加剧,轨迹跟踪精度降低,甚至会导致空间机械臂系统失稳。空间机械臂是一种非线性、强耦合的复杂系统,尤其是对于碰撞过程,很难实现系统精确建模。为实现对空间机械臂碰撞过程的振动抑制,提出了模糊策略与无模型自适应控制相结合的模糊-无模型自适应控制(fuzzy model-free adaptive control,Fuzzy-MFAC)方法。基于臂杆振动位移响应和关节角速度误差设计模糊策略,对无模型自适应控制中步长因子与权重因子进行在线自整定,解决传统无模型自适应控制对于参数初值敏感的局限性,实现了对空间机械臂碰撞过程中的振动自适应控制。仿真试验结果表明,Fuzzy-MFAC方法相较于传统无模型自适应控制算法振动响应衰减速度提高了34%,振动幅值降低了42%,验证了该方法的有效性。     

基于自抗扰控制的直流微电网双向Buck-Boost变换器控制策略研究

为了降低直流微电网母线电压的波动,提出基于自抗扰控制的双向Buck-Boost变换器控制策略。运用直流母线电压外环、直流变换器电感电流内环的控制方法实现直流微电网与储能系统之间的能量双向流动。进一步提出基于扩张状态观测器观测输出总扰动,包括负载电流和母线电压的变化,在负载扰动电流影响系统的直流母线电压最终输出前,主动从外环被控对象的输入信号电感电流或输出信号母线电压中提取扰动信息,然后尽快用控制信号将其消除,从而大大降低其对被控量的影响,以有效抑制暂态直流母线的电压波动和冲击,在母线电压产生波动时能够快速恢复到正常的工作状态。仿真验证表明:储能系统可以通过控制策略实现能量的双向传递,并且当母线产生功率波动和电流冲击时,储能系统可以使直流母线电压稳定,提高了系统的可靠性。     

Consideration of impedance matching techniques for efficient piezoelectric energy harvesting

This study investigates multiple levels of impedance-matching methods for piezoelectric energy harvesting in order to enhance the conversion of mechanical to electrical energy. First, the transduction rate was improved by using a high piezoelectric voltage constant (g) ceramic material having a magnitude of g33 = 40 x 10(-3) V m/N. Second, a transducer structure, cymbal, was optimized and fabricated to match the mechanical impedance of vibration source to that of the piezoelectric transducer. The cymbal transducer was found to exhibit approximately 40 times higher effective strain coefficient than the piezoelectric ceramics. Third, the electrical impedance matching for the energy harvesting circuit was considered to allow the transfer of generated power to a storage media. It was found that, by using the 10-layer ceramics instead of the single layer, the output current can be increased by 10 times, and the output load can be reduced by 40 times. Furthermore, by using the multilayer ceramics the output power was found to increase by 100%. A direct current (DC)-DC buck converter was fabricated to transfer the accumulated electrical energy in a capacitor to a lower output load. The converter was optimized such that it required less than 5 mW for operation.     

敏感用户高品质交-直流级联供电方案研究

工业过程中大量使用的变频器(variable frequency drive,VFD)在采用传统交流供电时易受到电压暂降影响,传统治理方式存在检测延时、控制复杂等问题。为此,该文从敏感负荷变频器在电网扰动工况下的供电需求量化出发,围绕供电拓扑设计、DC/DC变换器的控制策略及储能单元容量配置等方面,构建一种实用化工业用交-直流级联供电方案。该文利用电压暂降过程中直流供电回路与敏感负荷间的压差自感应控制,实现交-直流供电回路无扰动切换,提高电压暂降治理响应的快速性;采用两相交错并联DC/DC变换器接入集中式储能,减少储能系统纹波系数,并给出两相均流控制方法。最后,通过Matlab/Simulink中的建模仿真与样机的实验测试,验证所提方案能够在交流系统发生不同严重程度电压暂降过程中为各类敏感负荷提供稳定的连续供电,为解决工业敏感用户高品质供电问题提供可实用的新思路。     

基于改进遗传算法的光伏系统储能优化配置

为应对光伏发电随机性及波动性对电力系统造成的不利影响,可以从系统概率潮流角度分析光伏出力特征,进而研究储能的接入对于抑制该影响的可行方案.首先,建立概率潮流元件分布模型和储能选址定容模型,采用随机行走理论和拉丁超立方理论进行样本分析和排序;其次,以降低储能投资成本、降低支路有功越限概率和减少网络损耗作为优化目标函数并进...     

A portable multifunctional power box

In this study, we used a microcontroller to provide and control power to multiple sources using the highly efficient energy storage provided by the direct current (DC) bus of a lithium iron phosphate (LiFePO₄) battery. Through multiple loops, high-efficiency buck and boost conversion, and DC-to-alternating current (AC) conversion, the power box can quickly and simultaneously provide three sets of voltage outputs, 5-V DC, 19–22-V DC, and 110-V AC, to different electronic devices. Multiple sets of conversion output voltages were achieved using multiple sets of conversion circuits, in parallel to the DC bus. Compared with a single conversion output voltage, the multiple sets of conversion output voltages from the energy storage battery had a higher practicability. For a single output voltage, the battery provided a suitable voltage to different electric devices via a substage converter, thus lowering the overall conversion efficiency. For practical applications such as camping, blackouts, long journeys, emergencies, and rescues, the multiple sets of converted voltage outputs offer substantial functional convenience. For safety control, we used a single-chip controller to quickly detect various overcurrent situations.     

基于并联电感同步开关控制的振动能量回收方法研究

针对振动能量回收使用的并联电感同步开关(SSHI)控制方法研究中未考虑的控制损耗、储能负载和激励环境等问题,设计了一种基于电流监控、比较器、单片机和双向电子开关的低功耗回收控制电路。单片机通过比较器产生的中断信号控制双向开关适时闭合,成功实现了并联SSHI回收控制电路的功能。以储能装置为负载时,分析了整流电压、振子电容、激励幅值和频率对并联SSHI回收电路控制效果的影响,结果表明该方法在整流电压值较高、振子电容较大、激励频率较高、激励力较小时能够更有效地提高回收效率,为并联SSHI控制方法的应用奠定了一定的理论基础。     

被动湍流控制圆柱驰振能量收集的等效电路研究

为更好的预测驰振压电能量收获机的性能,首先建立了等效电路仿真模型(ECM)并通过实验验证,最大误差不超过10%。采用该方法分析了被动湍流控制(PTC)下圆柱驰振压电能量收集的仿真模型,且该方法可将驰振能量转化系统的质量-弹簧-阻尼(M-C-K)控制方程中各参数用等效电路的电子元件来表示,从而可以分析过往仿真手段所不能解决的直流电路耦合问题。其次,从能量收集效率角度分析了交流-直流等效电路中临界风速(Ucr)随外接载荷的变化规律,及输出电压与功率随不同风速和外界载荷的变化规律。结果表明,交流电路中Ucr随载荷的增大先增大后减小,直流电路中Ucr随载荷的增大逐渐减小。当风速达到Ucr的最大值时,驰振在任一电阻下均会发生。U≥Ucr时,驰振出现锁定现象,输出电压和功率均随着风速的增大而增大。当风速过大时,增长率有减小趋势。输出电压均随着电阻的增大而增大,功率随电阻的增大先增大后减小。相比于交流电路,直流电路的最佳负载由1.1 MΩ提高到2.0 MΩ,同时功率峰值从0.08 mW降低到0.04 mW。     

电压型虚拟同步发电机控制策略下的双馈风电机组阻抗及次同步振荡特性

针对双馈风电机组（doubly-fed induction generators,DFIG）经串补送出系统存在次同步振荡（sub-synchronous oscillation,SSO）的问题,以电压型虚拟同步发电机（virtual synchronous generator,VSG）控制策略下的DFIG为研究对象,首先基于三相静止坐标系建立了其阻抗模型,推导了机组正、负序阻抗解析式;其次搭建了PSCAD/EMTDC模型,对理论推导阻抗特性和频率扫描结果进行了对比验证;最后基于奈奎斯特稳定判据定量分析了VSG控制策略下的DFIG经串补送出系统SSO特性,通过仿真验证了所建立模型和稳定性分析结论的正确性。研究结果为SSO的抑制提供了参考。     

基于RBF-PID的啤酒灌装机贮液缸内液位控制

目的提高啤酒灌装质量和效率,对贮液罐液位进行精确控制。方法在传统PID控制的基础上,提出一种RBF神经网络与PID相结合的啤酒灌装机贮液缸内液位自适应控制方法。利用RBF神经网络的快速自学习能力调整PID控制的比例、积分、微分系数。结果与传统PID控制相比,RBF-PID控制响应速度快,超调量较小,系统达到稳定的时间得到大大缩短。结论文中方法提高了啤酒灌装机贮液罐内液位的控制精度,有效提高了啤酒的质量和产量。     

Cymbal压电发电换能器有限元分析

通过建立Cymbal压电发电换能器的机电耦合有限元分析模型,计算分析了换能器结构参数对输出电压和谐振频率的影响以及外接负载对Cymbal换能器输出电压和输出功率的影响。研究表明,为了降低换能器的工作频率和提高换能器的输出电压,应增大换能器的空腔底部直径和减小换能器的空腔高度;在选择金属端冒和压电陶瓷厚度等参数时,应综合考虑换能器系统的刚度和外界振动源的频率特性和加速度特性;在任意一个频率点上,Cymbal换能器均存在一个最佳的外接负载,使得换能器的输出功率最大,而这个最佳的负载阻抗就等于Cymbal换能器在这个工作频率点上的输出阻抗。文中还提出并分析了基于外加预应力的多振子级联方式Cymbal压电发电换能器系统的结构。