基于DSP的脉冲电源系统触发时序控制与优化

为了满足大电流直线驱动技术中对脉冲电源系统按照设定时序触发各电源模块的需求,本文基于数字信号处理器TMS320C2812设计了一套控制系统。该控制系统能够在强磁环境下对脉冲电源系统进行稳定精确的时序触发,采用优化时序触发从而获得峰值波动较小的脉冲波形。开发了包含时序优化算法的上位机控制系统,编程控制DSP内部定时器产生30路脉冲信号,设计了可靠性高、延时小的通信电路和电源模块驱动电路。最后,将该控制系统用于大电流直线驱动装置的实验,实验所用的脉冲电源由30个电源模块组成,最高储能270kJ。分析实验测得的电流波形,实际放电的时序与在控制系统中的设定时序相比,误差分布在10～18μs之间,表明该系统可以在大电流强磁场干扰下对脉冲电源系统实现精确可靠的时序触发控制;对比优化时序、经验时序和同步触发得到的脉冲电流波形,优化时序得到的电流脉宽最大、电流峰值波动最小,表明该控制系统具有简化操作、优化电流波形避免峰值电流过高的优势。     

利用重复频率纳秒脉冲和线电极产生常温常压下的大气压弥散放电EI北大核心CSCD

大气压弥散放电产生非热平衡等离子体在诸多高新技术领域具有较大应用潜力。分析了在常温常压的大气压条件下,形成和维持非热平衡等离子体的机制,提出了实现弥散放电应设法满足低放电电压、多电子崩发展和带电粒子温度抑制的条件。由此设计了在开放的大气压空气环境中实现大面积弥散放电的装置。根据逃逸电子击穿理论,选择重复频率、较低占空比的纳秒脉冲电激励方式作为弥散放电的低电压驱动源。利用线型电极的小曲率半径,构成极不均匀电场间隙。弥散放电分别在直线型电极和圆环型电极中进行。实验结果表明,所研制的放电装置能够以百kV以内峰值纳秒脉冲电压、数百Hz的频率激励若干厘米等级间距的大气压弥散放电。     

利用重复频率纳秒脉冲和线电极产生常温常压下的大气压弥散放电

大气压弥散放电产生非热平衡等离子体在诸多高新技术领域具有较大应用潜力。分析了在常温常压的大气压条件下,形成和维持非热平衡等离子体的机制,提出了实现弥散放电应设法满足低放电电压、多电子崩发展和带电粒子温度抑制的条件。由此设计了在开放的大气压空气环境中实现大面积弥散放电的装置。根据逃逸电子击穿理论,选择重复频率、较低占空比的纳秒脉冲电激励方式作为弥散放电的低电压驱动源。利用线型电极的小曲率半径,构成极不均匀电场间隙。弥散放电分别在直线型电极和圆环型电极中进行。实验结果表明,所研制的放电装置能够以百kV以内峰值纳秒脉冲电压、数百Hz的频率激励若干厘米等级间距的大气压弥散放电。     

多脉冲均匀介质阻挡放电特性的仿真及实验研究

为了简化实验,优化反应器设计,扩大均匀介质阻挡放电的应用范围,基于用电压控制电流源(VCCS)模拟均匀放电过程的介质阻挡放电(DBD)等效电路模型,利用Simulink建立了大气压多脉冲均匀DBD的动态仿真模型。模型中采用适于表征均匀DBD的VCCS激励信号,建立了开关控制模块再来对VCCS进行控制,从而实现对放电电流脉冲个数的调节。利用所建模型对大气压氖气中平板电极结构DBD的电气特性进行了仿真,得到了不同条件下多脉冲均匀DBD的电压电流波形以及Lissajous图形。同时,建立了大气压氖气中DBD实验装置并对不同电压幅值下的放电特性进行了实验研究,还将仿真与实验所得到的结果进行了比较。结果表明,利用所建模型仿真得到的电压电流图形和Lissajous图均与实验测量结果相符合,验证了仿真模型的正确性。利用仿真模型进一步计算得到了实际实验过程中无法直接测量获得的放电参量,如气隙电压、介质电压、放电电流、放电功率、传输电荷等。由仿真得到的伏安特性曲线可知,氖气中多脉冲放电除第1次脉冲放电为Townsend放电转化为辉光放电,其余脉冲放电皆为辉光放电。     

高频脉冲激励下磁滞回线动态测量装置的设计及分析

为测试铁磁材料在高频脉冲激励下的磁滞回线和铁磁特性,本文设计了一套高频脉冲激励的磁滞回线动态测量装置。高频脉冲激励的磁滞回线测量是基于法拉第电磁感应定律和安培环路定律,利用测量所得的放电电压和放电电流分别计算磁感应强度和磁场强度。对测量装置的简易等效电路进行了动态响应分析,给出了储能电容的约束条件和放电电流的表达式。并对非晶铁心进行了磁滞回线的测量实验,计算了其铁磁特性。装置采用高频脉冲激励电流,不但能够动态反映铁磁材料在高频条件下的铁磁特性,而且提高了测量的准确度。     

脉冲强磁场装置监控软件系统的研制

针对现有脉冲强磁场实验装置的监控系统操作繁琐、交互性差等问题,研制了脉冲强磁场装置监控软件系统,从监控软件系统采用C/S结构、监控内部通信采用TCP和UDP混合协议,控制软件与装置的通信采用TCP、OPC技术,界面设计采用Flash开发程序等方面分析关键技术,实现了远程监视和控制功能,应用效果良好,为强磁场下的科学研究提供了良好的操作平台。     

高压脉冲装置及其在工业废水处理中的应用研究

介绍了自行研制的XJDMC型高能脉冲发生装置,该装置具有可产生1～3 kV高压、最大峰值电流可达1.7 MA等特性,可以对充电电压、储能电容、充放电时间进行调节和设置,并实现充电电压和充放电时间的LED显示。采用高压大电流脉冲产生等离子弧降解破碎大分子有机物长链的方法,研究了高压脉冲放电法降解破碎工业废水中苯环、芳香烃的影响因素。试验中脉冲电压为3 kV,极间距分别为20、30 mm时,放电处理50 min,降解率分别可达58.3%和51.1%,电导率下降分别为45.3%和29.1%。高压脉冲放电可以有效地处理含有大分子有机物的工业废水。     

稳态强磁场电源直流有源滤波技术方案的分析

为了满足强磁场装置电源供电极低的电流纹波要求,设计了一种直流有源滤波器。分析比较了目前国际上现有的强磁场装置电源所需的直流有源滤波器,对稳态强磁场电源采用利用并联有源滤波技术的滤波方案并给出了系统结构并对其工作原理进行了说明,论述了该系统的设计方法。根据其实际负载特性,通过检测负载端纹波电压,进而控制有源滤波器产生所需电流;通过对负载侧的滤波电容进行充、放电来调整负载端电压,实现负载电流的低纹波。基于传递函数建立该系统的数学模型并对控制系统进行详细的分析表明,该系统具有良好的快速跟踪性能及对谐波很好的抑制效果。仿真及实验结果验证了该有源滤波器的良好性能,尤其对低次谐波的抑制更为明显,为以后强磁场电源有源滤波装置提供了理论和设计依据。     

基于LabView的钢构件磁性测量装置

设计了一种基于LabView的钢构件磁性测量装置,讨论了该装置的测量原理及硬件和软件的实现。测量系统的硬件部分包括检测探头、脉冲场发生装置以及数据采集装置,利用大电容对激励线圈放电产生脉冲强磁场,其磁化电流和检测探头感应出的感生电压直接输入由计算机控制的数据采集装置,上位机中的LabView程序实现对钢构件非本征磁滞回线与磁性参数的测量,应用该系统测量钢构件在应力作用下的非本征磁性参数,测量得到的非本征磁性参数随应力的变化比较明显。     

基于不同脉冲电源的超声速气流电离实验研究

为了研究不同脉冲电源对超声速气流电离的影响,探究产生均匀稳定等离子体的方法,在超声速条件下ns脉冲放电实验系统中分别采用FID ns脉冲电源和NSPS3U30F2型脉冲电源对2倍声速的气流进行了电离实验。研究表明FID ns脉冲电源放电时比较稳定,超声速条件下放电电压峰值达到12.3 kV,电流第1个脉冲峰值为15.8A,电流震荡多次后趋于稳定,单脉冲放电能量为1.317 7 mJ,能量利用率较低、均匀性较差、放电较弱,放电频率的增大可以使辉光变强,改善放电特性;NSPS3U30F2型脉冲电源放电时,放电电压峰值仅有3.2 kV,电流第1个脉冲峰值为3.9 A,最大峰值为4.58 A,单脉冲放电能量为3.184 9 mJ,放电呈现为丝状不稳定状态,且沿着气流方向滑动;由于击穿时延的不可忽略性,NSPS3U30F2型脉冲电源只能实现单针放电通道的形成;综合两种电源的优缺点,在超声速条件下实现均匀稳定放电应选用FID ns脉冲电源,研究结果对后续开展磁流体技术相关实验提供了基础。     

基于模型预测的多电机弱磁同步控制策略研究

从工业场合下多电机系统高速运行的实际需求出发,分析了传统多电机控制系统和传统弱磁控制系统的优缺点,针对多电机高速运行时的弱磁特性进行了研究。模型预测控制(MPC)是一种基于被控对象模型的新型控制算法,具有较强的鲁棒性和较好的控制性能。交叉耦合控制是一种在并行控制基础上对每个电机进行相应补偿的控制系统。将MPC应用到多电机控制系统中并对其进行改进使其具有弱磁控制能力;对传统的交叉耦合控制策略进行改进。将二者结合提出了一种基于模型预测的多电机弱磁同步控制策略,并以双电机系统为例。最后,进行了仿真验证,仿真试验结果表明,基于模型预测的多电机弱磁同步控制策略,可获得比传统双电机系统更好的跟随性能和同步性能。     

多电平柔性直流输电定有功功率与频率辅助控制

对风电采用多电平柔性直流输电接入电网的控制进行了研究。首先建立了柔性直流输电系统在三相静止坐标系下的详细数学模型,然后导出了在dq0旋转坐标系下的数学模型。对于系统级控制,基于电压向量定向直接电流控制方法提出了适合于风电接入的定有功功率与频率辅助控制策略。另外,设计了定交流电压控制器以及定直流电压控制器。通过PSCAD/EMTDC仿真软件对所提出的模型和控制方法进行了验证,仿真结果表明整个系统具有良好的控制性能。     

自适应模糊滑模控制在伺服电动机系统中的应用

设计了一种带积分滑模面的自适应模糊滑模控制系统,并将其应用于伺服电动机的位置和速度控制系统中.自适应模糊滑模控制系统是由模糊控制和hitting控制组成的,在模糊控制设计中,用模糊控制器来模拟反馈线性化控制律;在hitting控制设计中,用hitting控制器来补偿反馈线性化控制律和模糊控制器之间的误差.调节算法是从Lyapunov稳定性理论得到的,从而可以保证系统的稳定性.而且为缓解对近似误差界的需要,提出了一种误差估计机制来实时观测近似误差界.仿真结果证明了所设计的系统可以得到令人满意的跟踪性能,而且对参数变化和外部负载扰动具有鲁棒性.     

Constrained long-range adaptive predictive control of arterial blood pressure

An adaptive blood pressure control system based on the long-range or finite-time-horizon prediction strategy known as generalized predictive control has been examined. The system was designed to run as a real-time, multitasking operating system providing real-time monitoring and control of mean arterial pressure. The ability to control in the presence of constraints was also incorporated into the system. Results from both unconstrained and constrained control runs were obtained from experiments on aneasthetized dogs. The problems caused by model-plant mismatch, varying time delays and non-linearity were handled satisfactorily by the system. The disturbance rejection of the constrained algorithm is better than the unconstrained one. The results demonstrate the applicability of both the constrained and unconstrained generalized predictive control algorithm for regulation of mean arterial pressure.     

船舶发电机励磁系统的CMAC神经网络并行控制

结合CMAC神经网络控制算法与PID控制算法设计了船舶发电机励磁并行控制系统.在控制过程中CMAC神经网络控制器经过不断学习,最终在控制系统中发挥主要控制作用.在网内投入发电机额定负载的15%和75%时,用某大型船舶电力仿真系统对该控制系统进行了仿真试验,并对电网的单相接地短路和三相接地短路故障进行了仿真试验,结果表明该船舶发电机CMAC神经网络励磁控制系统具有良好的稳定性、准确性、快速性和一定的鲁棒性.     

UPS电源逆变环节数字化控制技术的改进

在嵌入式重复控制方案的基础上,加入比例、积分控制,用于110V,50Hz不间断电源(UPS)的逆变环节,加速了调节过程,改善了系统静态特性.详细分析了系统的结构、重要控制参数的整定,在SABER软件环境下建立了50Hz UPS电源的逆变闭环控制系统仿真模型.其仿真和物理实验结果表明,采用该控制方案,可使UPS电源在额定负载段谑涑隽己锰匦?非一竦梦榷ǖ?0Hz正弦波电压.因此改进的系统是一种高性能、低成本的控制系统.     

多电机同步控制综述

多电机同步协调系统在电机控制领域得到广泛运用,控制策略对多电机同步系统的性能起着决定性作用。针对多电机同步问题,国内外学者进行了深入研究,并提出了多种同步控制策略。综述近年来国内外提出的控制策略,对控制对象的跟踪精度、鲁棒性、抗负载能力等进行比较分析,在此基础上对多电机同步控制提出新的展望。     

风电系统独立变桨距控制综述

对风电系统独立变桨距的基本原理及控制目标进行了分析.对目前独立变桨距的控制策略和控制方法进行了概述,且讨论了各自的优缺点.在上述讨论的基础上,对独立变桨距控制中关键问题的研究提出了展望.     

基于多伺服控制模式的运动控制系统研究与应用

基于多伺服控制模式的运动控制系统能够实现高性能的运动控制和多样化的运动功能。首先分析永磁同步电机及其驱动器的位置/速度伺服控制模式,然后提出在同一个运动控制系统中应用多伺服控制模式的概念,最后,基于位置/速度伺服控制模式,实现了坐标平台的精确往返运动控制和滚筒的连续匀速旋转运动控制,同时介绍了系统的构成,并对系统参数作了详细分析。该系统为各种机电一体化设备提供了最佳解决方案,在运动控制和过程控制领域有良好的应用前景。     

变风量空调自动控制系统设计

以某大厦空调自动控制系统设计为背景,研究了变风量空调系统相对于定风量空调系统的优越性.对变风量空调自动控制系统的结构和特点进行了分析,讨论了变风量未端装置控制节能的方法.介绍了静压控制和新风控制实现原理,并给出了系统运行结果.