基于动态轮廓误差估计的双轴直驱平台 精密轮廓控制

为使双轴直驱平台在加工高进给率或存在尖角的轮廓时能实现高精度轮廓控制,提出一种动态轮廓误差估计(CEE)和互补滑模控制器(CSMC)相结合的精密轮廓控制方案。首先,建立含有参数变化、摩擦力等不确定性因素的双直线伺服系统动态方程。接着,采用牛顿极值搜索算法进行动态CEE并在每个采样点对轮廓误差参数的梯度向量和Hessian矩阵进行更新,具有较快的收敛速度和良好的瞬态性能;构建由位置误差和轮廓误差估计量形成的修正误差,作为CSMC的输入,利用CSMC抑制系统不确定性因素的影响,提高系统的鲁棒性。实验结果表明,该控制方法能够明显地提高系统的控制性能,减小系统的轮廓误差,进而改善双轴直驱平台的伺服系统轮廓加工精度。     

基于全局任务坐标系的直驱XY平台学习互补滑模轮廓控制

针对直驱XY平台在加工高速度和尖角轮廓时精度较差的问题,提出一种在全局任务坐标系(GTCF)中采用迭代学习控制(ILC)和互补滑模控制(CSMC)相结合的轮廓控制方法。首先,利用实际轮廓误差的一阶导数构建轮廓误差模型,并将轮廓误差和轮廓运动轨迹作为控制变量建立GTCF,使系统能够协调运行。然后,采用ILC对轮廓跟踪过程中的未建模动态进行补偿,并利用CSMC抑制直驱XY平台伺服系统中参数变化、外部扰动等不确定性因素的影响。最后,系统实验结果表明,该控制方法具有较强的鲁棒性和快速的轮廓跟踪性,能够实现更精确的控制性能,减小系统的轮廓误差,进而改进直驱XY平台伺服系统的高精度轮廓加工性能。     

直驱XY平台伺服系统预测鲁棒轮廓跟踪控制

针对直驱XY平台中存在的系统延迟、系统参数变化、负载扰动等不确定性以及双轴之间的耦合问题,依据模型预测控制、扰动观测及解耦控制理论,设计了一种模型预测控制器(MPC)、扰动观测器(DOB)和交叉耦合控制器(CCC)相结合的预测鲁棒跟踪控制系统。利用MPC作为前馈控制器,通过模型预测、滚动优化和反馈校正提高系统的跟踪性能。DOB能够抑制系统参数变化及外部负载扰动等不确定性因素对系统伺服性能的影响,提高系统的鲁棒性能。CCC能补偿两轴间的轮廓误差,解决双轴间的耦合问题。仿真实验结果表明,所设计的系统具有快速准确的跟踪性能和较强的鲁棒性能。所提出的控制方案能够有效地减小系统的轮廓误差,进而提高了XY平台的轮廓加工精确度。     

一种直驱XY平台精密轮廓跟踪控制方法

针对直驱XY平台在加工高进给率或存在尖角的轮廓时精度较差这一问题,该文提出一种精密轮廓跟踪控制方法。首先,利用参考轮廓和当前位置信息构造关于轮廓误差的代价函数,采用牛顿极值搜索算法进行动态轮廓误差估计(CEE)。然后,对轮廓误差进行迭代学习控制(ILC),并将ILC的结果用于调整参考轮廓,形成修正参考轮廓,以获得更好的跟踪性能,从而改善轮廓精度。接着,利用互补滑模控制器(CSMC)抑制系统中参数变化、外部扰动、非线性摩擦等不确定性因素的影响,提高单轴的鲁棒性能和跟踪性能。最后,系统实验结果表明,该控制方法能够明显地提高系统的控制性能,减小系统的轮廓误差,进而改进直驱XY平台伺服系统的高精度轮廓加工性能。     

为提高轮廓加工精度采用DOB和ZPETC的直线伺服鲁棒跟踪控制

为了提高轮廓加工精度,本文针对高精度直线伺服系统,提出了一种将零相位误差跟踪控制器(ZPETC)和干扰观测器(DOB)相结合的鲁棒跟踪控制策略.ZPETC作为前馈跟踪控制器,保证了快速性,使系统实现准确跟踪;基于DOB的鲁棒反馈控制器补偿了外部扰动、未建模动态、系统参数变化和机械非线性等,保证了系统的强鲁棒性能.仿真结果表明了所提出的控制方案是有效的,既能实现完好跟踪,又有较强的鲁棒性能.从而有效地减小了轮廓误差,提高了轮廓加工精度.     

双直线电机伺服系统驱动平台的鲁棒跟踪控制

针对双直线电机直接驱动双轴平台轮廓加工中存在的电气——机械延迟、系统参数不确定性及两轴驱动系统参数不匹配等因素的影响,将零相位误差跟踪控制器作为前馈跟踪控制器,克服了伺服滞后,使系统实现准确跟踪,减小了跟踪误差;交叉耦合控制器作用于两轴之间,用以增加两轴间的匹配程度,以减小轮廓误差。两种控制器相结合的控制策略对两轴的运动进行协调控制,实现跟踪误差与轮廓误差同时减小。仿真和实验结果表明所提出的控制方案具有较好的跟踪性和鲁棒性,进而大大提高了跟踪精度和轮廓精度。     

直驱XY平台的改进鲁棒迭代学习控制

针对直驱XY平台鲁棒交叉耦合控制(CCC)系统设计迭代学习控制(ILC)器的过程中,没有充分利用鲁棒控制的有效信息增加设计复杂性的问题。依据具有不确定性的直驱系统的鲁棒性条件和ILC在L2范数下的鲁棒收敛条件,采用鲁棒反馈控制器设计过程中保证鲁棒性的性能加权函数设计单轴ILC控制器。建立了直驱XY平台的系统模型,并给出了单轴鲁棒ILC控制器和双轴变增益CCC控制器的设计方法。与传统ILC控制器设计相比,所提出的方法不但保证了系统的鲁棒性,而且简化了设计过程,提高了系统的跟踪精度和轮廓精度。仿真和实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于融合误差的直驱H型平台自适应全局滑模轮廓控制

针对直驱H型平台在跟踪非线性轨迹时,同步误差及系统负载变化影响轮廓跟踪精度的问题,提出一种基于融合误差的滑模轮廓控制器与最优位置控制器相结合的控制策略。将并联轴位置不同步引起的横梁(X轴)偏转角定义为等效同步误差。基于等效误差模型,构建适用于H型平台轮廓控制的融合误差模型,并以融合误差为状态变量设计自适应全局滑模轮廓控制器,在消除同步误差影响的同时,抑制负载变化对轮廓控制精度的影响。通过最优系统频域因子分解求解位置控制器的参数,提高单轴伺服系统的动态响应性能,减少位置超调量。最后,实验结果验证了所提出的控制策略能有效减小直驱H型平台伺服系统的轮廓误差和同步误差,增强系统的鲁棒性。     

基于等效误差法的直线电机XY平台二阶滑模控制

对于直线电机驱动XY平台,系统动态的非线性、系统不确定性因素以及曲线轨迹的轮廓误差模型相对复杂等问题影响其轮廓加工精度。采用适用于多轴非线性运动系统轮廓控制的等效误差法,建立可用于一般曲线跟踪且容易计算的XY平台等效误差非线性模型。运用二阶滑模控制方法进行轮廓控制器的设计,通过连续控制量使滑模面及其时间导数在有限时间内趋近于零,削弱抖振的同时抑制不确定性因素对系统性能的影响,使直线电机XY平台达到高加工精度要求。理论推导与仿真结果表明,所设计控制系统能有效提高XY平台的轮廓加工精度。     

基于速度前瞻的双轴直线电机交叉耦合控制策略

为进一步提高双轴直驱型工作平台的加工精度,减小平面轮廓误差,并增强整体系统结构鲁棒性和响应速度,提出一种基于速度前瞻型双轴直线电机交叉耦合控制策略.首先建立基于双轴直线电机的数学模型,并改进自适应插补算法,设计能够适应广泛路径类型的交叉耦合轮廓误差控制器.同时利用双环滑模控制算法设计单轴电机控制器,该控制器可以提高电机对干扰做出反应的速度,并及时调整输出.为降低机械冲击和结构振动,利用速度前瞻控制器,提前根据曲率变化对路径进行S型速度规划,给出插补速度,实现了柔化运动过程,减小系统机械振荡的目的.实验结果表明,该控制方法能够明显地提高系统的控制性能,减小系统的轮廓误差,提高控制精度.     

构建双微处理器系统

本文在简要介绍I2C总线特点基础上,提出如何利用I2C总线构建PIC18F8620双微处理器系统,为构建多处理器系统提供参考方案。文中给出了双微处理器系统的硬件和软件设计。     

双波段、双通道对接系统测距误差补偿方法研究

为了完成空间航天对接任务,针对复杂光照条件下的对接孔位置测量问题,设计了一种双波段、双通道测距系统,并对其测距误差补偿方法进行了研究。在介绍了系统测距及误差补偿原理后,根据可见、近红外和双目的测距特点及误差分析结果,利用神经网络对双波段数据进行融合补偿处理,实现弱光照、强光照及无光照条件下的对接孔位置测量。通过实验测试,结果表明在0～10 m的测量范围内,正常光照条件下系统的相对测量误差基本在1%以内,弱光条件下相对测量误差基本在2%以内,相较于单目测距和双目测距分别提升了8%～9%和4%～5%。较好地实现了在不同光照条件下进行较高精度测距的功能。     

小型化双频印刷缝隙天线

针对无线通信系统中的多频段传输天线的小型化问题,设计了一种由L型微带线馈电的小型化缝隙天线。通过在地平面上开三个阶梯组成一端开口的缝隙切断电流路径,从而实现WLAN频段的双频带覆盖。运用电磁仿真软件对天线进行参数仿真和优化分析,通过改变缝隙的长度和宽度来实现天线同时工作在2.45GHz和5.8GHz。结果表明天线端口回波损耗S11≤-10dB以下工作带宽分别为2.4~2.49GHz和5.48~6.1GHz,满足IEEE802.11b/g和IEEE802.11a/n标准。同时对天线进行实物制作并进行端口回波损耗、增益和辐射方向图测试,仿真结果与测试结果比较吻合。相较于传统平面缝隙天线,本文提出的天线尺寸紧凑且结构简单,易于加工并与电路良好集成,具有广泛的通信应用前景。     

两通道多级信道化接收机的设计

为满足测向接收机对两个同时到达的不同带宽雷达信号的测量和跟踪需求,提出了一种双通道、多级信道化的高效宽带数字接收机结构,该接收机采用了宽窄两种带宽、奇偶两种信道排列形式,三级信道化结构的方案。经过三级的频带分割可提供多种频率分辨率,可以适应不同带宽信号的输入,改善了单级信道化同时处理窄带信号和宽带信号的性能局限性,并通过有效信道检测机制实现了对两个同时到达的不同带宽的雷达信号的接收跟踪。仿真结果表明,该双通道多级信道化接收机功能正确,具备硬件实现的可行性。     

三相双Buck斩波器的研究

三相交流斩波器广泛应用于调压场合,传统的三相交流斩波拓扑功率管直接相连,存在直通问题,需要在PWM控制信号中加入死区,会导致波形畸变和输出电感过电压等问题。三相双Buck拓扑克服了直通问题,具有自然换流特性,无需设置死区,解决了波形畸变和输出电感过电压等问题。分析三相双Buck斩波器的工作模态,通过仿真实验验证了理论分析的正确性。     

Coordination of dual setting overcurrent relays in microgrid with optimally determined relay characteristics for dual operating modes

Fault current magnitude in a microgrid depends upon its mode of operation, namely, grid-connected mode or islanded mode. Depending on the type of fault in a given mode, separate protection schemes are generally employed. With the change in microgrid operating mode, the protection scheme needs to be modified which is uneconomical and time inefficient. In this paper, a novel optimal protection coordination scheme is proposed, one which enables a common optimal relay setting which is valid in both operating modes of the microgrid. In this context, a common optimal protection scheme is introduced for dual setting directional overcurrent relays (DOCRs) using a combination of various standard relay characteristics. Along with the two variables, i.e., time multiplier setting (TMS) and plug setting (PS) for conventional directional overcurrent relay, dual setting DOCRs are augmented with a third variable of relay characteristics identifier (RCI), which is responsible for selecting optimal relay characteristics from the standard relay characteristics according to the IEC-60255 standard. The relay coordination problem is formulated as a mixed-integer nonlinear programming (MINLP) problem, and the settings of relays are optimally determined using the genetic algorithm (GA) and the grey wolf optimization (GWO) algorithm. To validate the superiority of the proposed protection scheme, the distribution parts of the IEEE-14 and IEEE-30 bus benchmark systems are considered.     

交错控制双Boost型DC/DC变换器

提出一种交错控制双Boost型变换器,其包含有2个Boost单元,对应开关管的驱动信号相位差180°。对其在1个开关周期内的6种开关模态的开关通断情况和主要电压、电流的变化情况进行了详细介绍,并对变换器的性能特点进行了深入分析。实验结果表明该变换器具有以下特点:控制简单可靠,有现成的控制芯片可用;有源和无源器件都能实现软开关,不增加开关的电流、电压应力;与传统的Boost型DC/DC变换器相比,在输入、输出条件相同的情况下,输入电感和输出电容都可以减小,这是因为其输入电感电流和输出电压纹波频率都为开关频率的2倍,达到了倍频的效果。     

便携式双核数据记录仪的研究

为了满足实验室数据测试和记录的需求,提出了一种采用S3C2440和MC9S12XS128双核结构,结合开源LINUX系统,实现高精度采集的便携式双核数据记录仪设计方案。硬件包括操作系统模块和数据采集卡模块。应用程序采用多线程及数据库技术,提高了软件的运行效率。在数据通讯部分开发了相应的数据采集卡驱动程序及通讯协议,提高系统的稳定性。实验结果表明,该记录仪能以0.08 s的记录间隔同时采集记录多通道数据,存储速度快;可通过SD卡和USB移动存储设备扩展存储空间,存储容量大;标准电压采集精度可达0.02级,满足实验室的使用要求。     

Low-dropout regulator with dual cross-coupled current mirrors

A low-dropout regulator (LDO) based on dual cross-coupled current mirrors is reported in this paper. The proposed dual cross-coupled current mirrors boost output signal current such that the loop gain of LDO is significantly enhanced, and the error amplifier in LDO retains single-pole property within the loop bandwidth of LDO. Designed in a 65-nm CMOS process and operating at a minimum of 1-V supply, the proposed LDO provides a 0.8-V output and delivers a maximum of 50 mA. The figure-of-merit of the proposed LDO is 8.9 ps.     

一种改进型双升压功率因数校正电路

针对双升压功率因数校正电路(dual boost power factor correction,DBPFC)输入电压采样和电感电流采样困难,控制电路复杂的问题,提出一种改进的DBPFC拓扑。该拓扑在MOS开关管的源极正串一个肖特基二极管以阻塞MOS开关管的体二极管,既可以采用电阻采样法来进行电感电流平均值取样,优化了控制电路设计。详细分析电路在一个开关周期内的工作模态和MOS开关管寄生电容对电路工作模态的影响,给出电路的重要仿真波形。对电路的功率损耗和效率进行了理论分析和对比。设计了基于该拓扑的实验样机,样机输出波形表明该电路抗扰动能力强,能够快速准确地实现功率因数校正。样机效率曲线验证了理论分析的正确性,表明电路在宽电压输入宽功率输出时均能取得良好的工作效率。