基于SP谐振补偿网络的ICPT系统鲁棒控制研究

针对系统参数摄动和外部扰动等不确定因素会影响感应耦合式电能传输系统的鲁棒性这一问题,设计一种基于H∞优化控制方法的鲁棒控制器。为方便系统鲁棒控制的研究,首先采用广义状态空间平均方程和线性分式变换方法建立感应耦合式电能传输系统的结构化不确定性模型,然后通过H∞优化控制方法设计基于该模型的鲁棒控制器并根据μ理论分析闭环摄动系统的鲁棒性,最后仿真得到系统的开环和闭环暂态响应曲线。结果表明采用H∞优化控制方法设计的控制器在保证该系统鲁棒性的同时,也能使系统负载电压快速达到稳定状态。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统传输特性研究

针对磁耦合谐振式无线电能传输(MCR-WPT)系统中线圈参数和负载电阻改变对系统传输性能造成的影响,利用两线圈结构的MCR-WPT等效电路模型,推导了系统输出功率和效率表达式,分析了线圈互感、负载电阻与系统输出功率和传输效率的关系,以及线圈线径、匝数与互感的关系;借助COMSOL有限元仿真软件建立线圈三维模型,并搭建多组两线圈MCR-WPT实验系统对理论分析结果进行了验证.研究结果表明:通过增大收发线圈线径和匝数,可以提高系统输出功率和传输效率,但与线圈线径相比,线圈匝数对传输效率的影响更为明显,而且随着匝数的增加,系统会在更远的传输距离处取得输出功率最大值;随着负载电阻不断增大,系统输出功率和传输效率都呈现先增加后减小的趋势,证明了系统的输出功率和传输效率均存在最大值,但系统输出功率和传输效率达到最大值时的最佳负载不同,即不存在可使输出功率和传输效率同时取最大值的最优负载电阻.     

SS型与LCC型感应耦合电能传输系统的对比研究

为研究不同补偿网络条件下感应耦合电能传输(ICPT)系统的效率传输特性,采用基波分析法对SS型与LCC型ICPT系统建立等效电路模型进行分析,给出两种补偿拓扑结构在不同互感和不同负载电阻条件下系统传输效率的稳定性以及效率值的对比结果,并依据此结论对最高效率负载点与互感之间的关系进行进一步的分析.最后通过实验验证了理论分...     

板球系统的模糊控制方法研究

板球系统是一个典型的多变量、非线性控制系统,是杆球系统的扩展,用以检测各种控制方案。该文针对板球系统的定点稳定问题,首先提出了T—S模糊控制方案,仿真结果较好,但实物系统的试验却发现球在稳定点附件振荡、难以稳定、超调大;针对此缺点,在T—S模糊控制方案的基础上,提出变论域自适应模糊控制方案,仿真结果表明控制性能得到明显改善,且越是靠近稳定点效果越明显,体现了变论域自适应模糊控制方法具有精度高、无振荡、几乎无超调的特点。实物系统的试验结果也表明,变论域自适应模糊控制方案比T—S模糊控制方案的效果要好。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统四线圈结构研究

针对传统的四线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统的四线圈位置相对固定、不得随意改变,从而导致使用局限性的问题,提出了一种新型的四线圈结构:电源线圈、负载线圈分别与集总电容相连接,形成电源谐振回路和负载谐振回路,电源线圈可与发射线圈产生磁谐振,负载线圈可与接收线圈产生磁谐振,同时可以改变4个线圈的相对位置,适当调整4个线圈之间距离。该结构不仅可增加无线电能的传输距离,还可改善频率分裂,使系统输出功率和传输效率最大。仿真与实验分析了4个线圈之间的不同耦合系数组合对系统传输效率和输出功率的影响,结果表明,电源线圈与发射线圈之间的耦合系数越大,系统的传输效率越高,随着耦合系数的增大,传输效率先增大后减小;输出功率和传输效率随着负载线圈和接收线圈之间的传输距离的增加而明显减小,针对不同的传输距离,调整负载线圈和接收线圈之间的距离,可使系统获得同一负载下的最大传输效率及输出功率。     

基于E类放大器的电容耦合电能传输系统参数研究

由于接触式电能传输方式在转轴扭矩测试等特殊环境下使用的局限性,无线电能传输技术越来越受到国内外研究者的重视.分析了E类放大器在电容耦合电能传输系统的工作原理.在E类放大器与CLC调谐电路模型的基础上,基于E类放大器中开关管的零电压开关(ZVS)与零电压变化率开关(ZDS)条件,采用粒子群算法,设计出电路中的各个参数的最优解,并建立电容耦合电能传输系统的电路模型.应用Muhisim电路仿真软件对设计结果进行验证.仿真结果表明:该模型有效提高了机构的带负载能力.     

磁耦合谐振式无线电能传输系统的阻抗匹配方法研究

针对磁耦合谐振式无线电能传输系统中传输距离或负载的改变会导致输入阻抗与射频内阻不匹配,引起输出功率下降的问题,以L型匹配网络为例,提出了一种基于Smith圆图理论的阻抗匹配方法。该方法根据等效电路理论和Smith圆图理论推导出了关于匹配电感和匹配电容的参数表达式,在阻抗失配的情况下通过调节归一化电阻变量即可控制匹配网络参数,从而实现系统的阻抗匹配。仿真和实验结果表明,该匹配方法网络结构简单,避免了复杂的计算过程;相同条件下,匹配后的系统输出功率相较匹配前得到了明显提高,且可有效抑制系统的频率分裂。     

Stability and control of uncertain ICPT system considering time‐varying delay and stochastic disturbance

This paper studies the problem of robust exponential stability for uncertain inductively coupled power transfer (ICPT) system considering time‐varying delay and stochastic disturbance. Firstly, the model of the system is set up via a time domain method. Secondly, based on the Newton‐Leibnitz formula and stability theory, a new stability analysis of the ICPT system with uncertain parameter and time‐varying delay or stochastic disturbance is presented respectively. The proposed approach can be applied for analyzing other similar systems, and the obtained results can be also used for estimating convergence rate and region of stability. Thirdly, based on the Lyapunov‐Krasovskii functional (LKF) approach and the stochastic stability theory, robust exponential stability criteria in the mean square are derived and the relevant controller is designed. The proposed method can further reduce conservatism. Finally, the correctness and effectiveness of the obtained results are verified by an example and simulations indicate that the larger time delay, the slower attenuation. Simultaneously, the uncertain parameter and the stochastic disturbance have a significant influence on the region of stability. In addition, in respect of reducing conservatism, the effectiveness of the proposed method is demonstrated by comparing with other papers. In addition, the designed controller shows better performance for the ICPT system with the parameter uncertainty, the time‐varying delay, and the stochastic disturbance.     

线圈间距对谐振式无线电能传输系统性能的影响

针对线圈间距是衡量无线电能传输距离的关键指标,研究了线圈间距对谐振式无线电能传输系统性能的影响.建立了四线圈磁耦合谐振式无线电能传输系统模型和PCB平面螺旋线圈模型,通过Matlab仿真分析源线圈、发射线圈、接收线圈和负载线圈之间的距离对系统传输效率和输出电压的影响,并搭建实验平台对仿真结果进行了验证.结果表明,线圈间距对系统传输效率有显著影响,系统输出的负载电压随着发射线圈和接收线圈间距d23、源线圈和发射线圈间距d12的增大呈现先增大后减小的规律,选择合适的d23和d12可使系统输出电压达到最大值,而源线圈和发射线圈间距d34的增加则使得输出电压逐渐减小.因此,在系统设计中应尽可能使接收线圈和负载线圈靠近.     

非接触电能传输系统电容补偿机理研究

基于磁耦合谐振非接触电能传输系统中几种不同的电容补偿方式,分析了接收端采用不同补偿方式时反射阻抗与频率的关系,探讨了发射端补偿电容的优化条件,推导了不同补偿方式下系统传输功率的表达式,进一步分析了补偿方式对传输功率的影响。理论分析与仿真结果表明,发射端采用串联补偿、接收端采用并联补偿时,非接触电能传输系统性能最佳。     

基于磁耦合谐振的无线电能传输系统负载特性研究

为研究负载对无线电能传输系统传输性能的影响,建立了基于磁耦合谐振的无线电能传输系统的电路模型,利用电路耦合理论推导出在不同距离上为抑制频率分裂现象所需的最小负载以及当接收功率最大时的最佳匹配负载计算模型,且最佳匹配负载总是大于最小负载。仿真结果表明,对于不同的耦合系数,增大负载可以抑制频率分裂现象的出现;当接收功率达到最大值时,最佳匹配负载会因耦合系数的不同而改变,且总会有一个最佳匹配负载与之对应。这一结论为无线电能传输系统的负载选择提供了理论指导。     

应用速度变异粒子群的系统辨识方法研究

论文研究了一种利用粒子群优化（PSO）算法对系统模型进行辨识的新方法。该方法的基本思想是将典型的数学模型的相互组合而构成系统模型的新颖辨识方法,即首先将系统结构辨识问题转化为组合优化问题,然后采用粒子群优化算法同时实现了系统的结构辨识与参数辨识。为了进一步增强粒子群优化算法的辨识性能,提出了一种利用速度变异的粒子群优化（VMPSO）算法。最后,给出了仿真示例,其结果表明了所给的系统辨识方法的合理性和求解算法的有效性。     

小机车新型试验电源自适应模糊PID控制系统仿真研究

针对小机车传统试验电源系统存在的电压稳定性能差、响应速度慢的问题,提出了一种自适应模糊PID控制的小机车新型试验电源系统。对自适应模糊PID控制器的设计和建模,以及仿真的效果进行了详细的阐述,并进行了系统的鲁棒性分析。同时还将自适应模糊PID控制和传统PID控制进行了对比研究,证明了自适应模糊PID控制的小机车试验电源系统有电压稳定性能好、响应速度快的良好电气特性。     

永磁同步电机系统的无速度传感器研究

为了提高永磁同步电机系统的抗干扰能力,提出一种无速度传感器方法,用于速度辨识.将滑模(SM)变结构控制与模型参考自适应系统(MRAS)方法相结合,选取电机本体作为参考模型,利用逆变器输出的电压和电流,构建基于磁链方程的可调模型,利用两模型误差运用SM变结构方法辨识速度.在Matlab仿真平台对无速度传感器方法进行了分析,研究结果表明:所提出的无速度传感器方法具有较好的动静态性能,可以实现对速度的准确辨识.