基于状态空间法的MEMS静电驱动控制方案

采用状态空间分析法，研究MEMS静电驱动平行板结构的运动特性，实现了平行板机械子系统和静电子系统状态空间矩阵参数分离，制定了状态反馈控制方案以改善平行板系统的运动特性，在Simulink仿真平台上完成了控制方案的计算机仿真实验。结果表明，状态反馈控制方案能较好地提高系统的操作精度并改善瞬时特性。     

基于状态空间法的MEMS静电驱动控制方案

采用状态空间分析法,研究MEMS静电驱动平行板结构的运动特性,实现了平行板机械子系统和静电子系统状态空间矩阵参数分离,制定了状态反馈控制方案以改善平行板系统的运动特性,在Simulink仿真平台上完成了控制方案的计算机仿真实验.结果表明,状态反馈控制方案能较好地提高系统的操作精度并改善瞬时特性.     

Delta型UPS主逆变器控制策略的研究

针对传统UPS主逆变器采用PID控制方法实现系统反应的快速性,而稳态特性不足的缺点。提出一种基于瞬时值反馈控制和重复控制的新型逆变电源控制方案,利用重复控制改善了系统的稳态特性。利用瞬时值反馈控制改善了系统的动态特性。通过PSIM9.0软件仿真分析和试验结果表明,本控制方案获得了良好的稳态和动态特性。     

基于矢量控制的永磁同步电机调速系统研究

以永磁同步电机作为研究对象.采用矢量控制方案,研究基于PI控制算法的控制方案,仿真结果表明PI控制算法存在一些不足.在此基础上提出基于扩张状态观测器(ESO)前馈补偿和线性比例反馈控制的永磁同步电机控制算法,仿真实验表明,这种方法可以提高系统的动态性能和抗扰动能力,系统具有良好的动态性能.     

基于知识状态反馈控制的学科竞赛培养模式的探索与实践

反馈是教育实践活动的重要环节。针对学科竞赛中呈现的多课程知识交叉,学科竞赛知识难感知难反馈的问题,借鉴现代控制理论中的状态空间与状态反馈控制理论,构建了基于知识状态反馈控制的学科竞赛培养模式。结合教师经验与对学习环节中各课程知识的观测获得学生各知识状态量,并以竞赛要求对竞赛培养环节进行调节。进一步比较了基于输出反馈控制的课程教学模式与基于知识状态反馈的学科竞赛培养模式,最后以“西门子杯”中国智能制造挑战赛为例,分析了基于知识状态反馈控制的学科竞赛培养模式的实践方法。     

非均匀周期采样多率系统的一种辨识方法

本文利用提升技术,推导了非均匀采样多率系统的提升状态空间模型.对于状态可测量的多率系统,利用最小二乘原理,给出了模型参数矩阵辨识方法;对于状态不可测的未知参数多率系统,利用递阶辨识原理,在考虑提升模型的因果约束下,将提升系统分解为子系统进行辨识,形成了状态空间模型递阶辨识方法.仿真例子表明,本文提出的递阶辨识方法是有效的.     

基于L_2干扰抑制的压电换能器控制

为了降低压电元件运行中的干扰对超声波发声系统的影响。首先通过类比压电振动模型与压电等效电路模型,得到了可反映压电振动状态的的压电等效电路微分方程,基于线性分式变换(LFT)构建了考虑元件干扰的压电换能器状态模型。然后分析整合状态空间模型,将系统各个干扰整合视为系统扰动,得到含有系统扰动的线性状态空间模型;最后基于L2干扰抑制理论设计系统的反馈控制律。结果表明,仿真系统在存在符合白噪声分布的干扰的情况下,控制律使系统运行状态良好。     

基于极点配置的400Hz逆变电源系统设计

针对单相400Hz逆变电源系统的控制特点,引入输出电压瞬时值外环和电感电流内环的双环反馈控制,采用极点配置与PI控制相结合的方法对系统进行了设计,并根据状态空间理论建立了系统数学模型。仿真结果表明,该方案动态响应快、稳态精度高、THD小、带负载能力强。     

磨粒在线监测静电传感器设计

针对机器磨损状态监测要求,设计了一种油液磨粒在线监测静电传感器,并给出了静电传感器的结构模型.采用有限元法对传感器静电场进行数值求解,得到了传感器的灵敏度空间分布,并对影响传感器灵敏度的主要因素进行了仿真研究,对静电传感器的频率响应特性进行了分析.在此基础上,提出了油液磨粒在线监测静电传感器结构尺寸优化设计方法.最后,构建了油液磨粒静电监测实验系统,进行磨损监测实验研究.实验结果表明,静电传感器可有效监测到荷电颗粒物和油液磨粒,本系统适用于油液磨粒在线监测.     

基于平方和优化的多项式模糊系统H∞控制

提出一种基于平方和(SOS)优化的多项式模糊系统H∞状态反馈控制器设计方法。运用Lyapunov方法和多项式平方和分解技术, 提出一种多项式模糊系统H∞性能准则, 基于该性能准则, 推导出多项式模糊系统H∞状态反馈控制器存在的充分条件; 并进一步将控制器设计问题转化为具有平方和多项式约束的参数优化问题。理论分析和仿真结果表明了所提方法的有效性。     

MEMS谐振器的并联电容噪声抑制

由于谐振频率和谐振器质量呈线性关系,基于MEMS谐振器的等效机械和电路模型,可用于质量传感器应用。然而,动态模式下的MEMS谐振器具有容性传导特性,其两端口结构在电极之间会存在并联电容,扭曲其传输特性,增加整个系统的频率噪声。虽然通过改进工艺可以一定程度地降低并联电容,然而工艺的复杂度和成本会因此大大增加。针对这个问题,提出了纯电路的改进策略,使用可调电容或同等MEMS对两种方式来补偿并联电容的影响,从而降低频率噪声。实验测量结果显示补偿后频率噪声大大减少,分别从300和100 Hz降低到了100和1 Hz,大大满足了其应用精度要求。     

含运算放大器电路的图解分析

运算放大器在工作时具有两种状态:线性状态和非线性状态,分别对应其输入—输出特性的线性区和正、负饱和区。本文采用图解分析法讨论了含运算放大器电路的解及其解的特性,指出含运算放大器电路如采用负反馈接法,则其解唯一且稳定;如采用正反馈接法,则其稳定工作状态必为非线性状态。对教学中加入含运算放大器电路接法的教学内容,本文给出一些教学建议。     

宽范围可调MEMS集成滤波器的设计与制作

基于MEMS平面螺旋电感和MEMS可调平行板电容设计并制作了一种宽可调范围的集成可调带通滤波器。理论分析并计算了可调滤波器电感和可调电容的取值范围,利用HFSS设计得到各元件结构参数,并使用AnsoftDesigner分析软件对可调滤波器电路进行了模拟仿真。设计得到的可调滤波器中心频率调节范围为400～700MHz,可调率达75%,实现了宽范围可调,3dB相对带宽范围为5%～10%,插入损耗小于5dB,芯片尺寸为20mm×6mm×0.4mm。给出了一套基于MEMS平面工艺的MEMS集成可调滤波器的制作流程,实现了MEMS集成可调滤波器的工艺制作及测试。测试结果表明,获得的可调滤波器实现了通带频率宽范围可调。     

一种新型UPS无互联线并联下垂特性控制

传统的UPS无互联线并联下垂特性控制是采用频率下垂和幅度下垂来调节输出电压。这种控制方法虽然是有效的，但是它容易导致系统正反馈。文中提出了一种基于神经网络解耦控制的下垂特性控制方案。这种新的控制方法能有效地克服传统下垂特性控制的局限性。由仿真结果得，该方案下逆变电源均分负载电流的效果好，而且系统动态响应性能高。     

状态观测器在航空相机中的应用

为了提高航空相机在摆扫方向上的成像分辨率,提出了一种基于状态观测器的加速度反馈控制方法,并对该方法的相位特性以及鲁棒性进行分析研究。首先,对镜筒角速度的测量元件光纤陀螺进行参数标定,采用频域法建立俯角控制系统的数学模型。其次,设计镜筒角加速度状态观测器,并提出了将状态观测器和牛顿预测器相结合的方法,解决了估计算法的相位滞后问题,进一步提高了估计角加速度的响应频带。最后,通过将观测到的角加速度信息构成加速度反馈控制系统,并且应用于某型长焦距倾斜CCD相机的俯角速度控制系统中。实验结果表明:基于状态观测器的加速度反馈控制方法能够显著地提高俯角控制系统的动态响应特性以及稳态精度。当俯角控制系统受到阶跃型的外界扰动时,镜筒的角速度出现了宽度为0.2 s的脉冲型波动,且幅值仅为采用超前-滞后控制方法的1/2。本文所述的控制方法具有较强的鲁棒性,适于工程应用。     

MEMS半球谐振陀螺的角速度积分及其FPGA设计

微电子机械系统(MEMS)半球谐振陀螺是MEMS微陀螺领域的研究热点,能工作在角速度积分模式下,具有体积小、质量轻、功耗低、成本低、对称性高、Q值高,以及精度高等优点.文章给出了一种微型半球谐振陀螺的结构,研究了其工作原理以及检测方法,设计了一种数字式MEMS半球谐振陀螺仪的角速度积分工作模式方案及其FPGA实现方法,以完成目前MEMS半球谐振陀螺的角速度积分模式的控制与检测工作.     

A new formulation of fringing capacitance and its application to the control of parallel-plate electrostatic micro actuators

Though the effect of fringing field in electrostatic parallel-plate actuators is a well-understood phenomenon, the existing formulations often result in complicated mathematical models from which it is difficult to determine the deflection of the moving plate for given voltages and hence, they are not suitable for accurate actuation control. This work presents a new formulation for tackling the fringing field, in which the effect of fringing field is modeled as a variable serial capacitor. Based on this model, a robust control scheme is constructed using the theory of input-to-state stabilization (ISS) and backstepping state feedback design. This method allows loosening the stringent requirements on modeling accuracy without compromising the performance. The stability and the performance of the system using this control scheme are demonstrated through both stability analysis and numerical simulation.     

A new actuation mechanism for an Interfacial Force Microscope: Design,implementation, and feedback control

In this paper we present development of a sensing and actuation mechanism along with its controller for an Interfacial Force Microscope. The device can be used as a micro-scale force sensor or actuator using a feedback control scheme that regulates the interaction force between the probe tip and the sample. The mechanism is essentially a force balancing system consisting of a torsion bar and two variable gap parallel plate capacitors with a sharp probe attached to the moving plate of one of the capacitors. The capacitors are utilized to measure the air gap distance and act as electrostatic actuators to compensate the force applied to the sensor tip. Given that the system is nonlinear with respect to the control input, a nonlinear feedback linearization scheme coupled with a dynamic output feedback controller is developed and integrated with available measurement and computing hardware. The dynamic controller requires measurement of position information only and provides improved performance when compared to conventional controllers. Experimental studies are conducted for nanoindentation and imaging applications and performance of the controller is evaluated.     

LTE系统中基于压缩感知的信道反馈方案研究

针对基于完全信道状态信息预编码的长期演进(LTE)多输入多输出-正交频分复用(MIMO-OFDM)系统面临反馈开销很大的问题,提出了基于压缩感知的反馈方案,该方案利用压缩感知技术在接收端对信道估计得到的信道信息进行观测,并将观测值反馈到发送端,在发送端通过梯度投影算法重构信道状态信息。通过仿真证明,该反馈方案在大幅减小反馈开销的同时达到了与完全信道状态信息反馈时非常接近的性能。