Energy-Based Current Control for Stabilizing a Flexible Electrodynamic Tether System

An energy-based controller of electric current is synthesized for the libration stabilization of an electrodynamic tether system, which consists of a relatively large main-satellite and a sub-satellite of much smaller size. Two dynamic models with different levels of accuracy are considered in this work. First, a dumbbell model of the system is used for the controller design, which aims at damping injection on the libration motions via the real-time regulation of the electric current. Furthermore, the efficacy and performance of the proposed scheme are numerically verified by using a more complex multi-body model which accounts for not only the tether flexibility but also the attitude of the main-satellite.     

Vehicle Active Damping Control with Considering Time Delay

A model predictive control (MPC) based active damping controller for automotive driveline oscillations with time-delay consideration is proposed.A simplified driveline model considering time delay is modeled and converted to a linear parameter varying state space equation.Based on the model and model predictive control theory,an active damping controller is designed for drivability and comfortability improvement.In order to verify the designed controller,a driveline with engine is modeled to simulate the tip-in/out driving operation.An MPC active damping controller without considering time delay is simulated together with the proposed controller.The simulation results show that,by adopting the new MPC active damping controller,the vibration of the vehicle is reduced and the drivability and comfortability are improved.     

旋转式磁流变阻尼器用于卷料张力模糊控制

为减小收、放卷料时的张力波动,提出用一种新型旋转式磁流变阻尼器作为控制元件的解决方案.确定了该阻尼器的结构,建立了阻尼器的阻尼力矩模型.模型仿真表明:阻尼力矩随电流增大呈指数规律增加,电流较小时近似为线性关系,而在电流大于5A时饱和;阻尼力矩与转轴角速度成正比.提出采用模糊逻辑方法对阻尼器的阻尼力矩进行控制,从而控制张力波动.确定了相应的模糊输入和输出变量,得出模糊控制规则.仿真结果表明:旋转式磁流变阻尼器应用于张力的模糊控制,能够降低张力波动的幅值.     

基于最小补偿电流算法的有源电力滤波器

在分析一种用于检测谐波和无功电流的最小补偿电流控制算法的基础上，提出一种有源电力滤波器的设计方法．该方法在同一个闭环中对谐波和无功电流进行计算并产生相应的补偿电流．与目前的控制算法相比．采用最小补偿电流算法设计的有源电力滤波器具有更简单的结构、更高的精度和更好的补偿性能．仿真结果证明了该控制算法和电路结构的有效性．     

水平轴海流能机组传动链主动阻尼控制技术

为了减小海流能发电机组在弱阻尼状态下的传动链谐振,借鉴风电领域的动态加阻技术,为海流能传动链设计主动阻尼控制器,通过海流能发电机组的转矩控制系统,给发电机施加和转速波动方向相反的波纹转矩. 主动阻尼控制使传动链系统极点远离虚轴,为传动系统增加等效阻尼,减小谐振. 为了准确得到传动链的低阶模态,利用多体系统法和有限元仿真方法,对传动系统的参数进行辨识,根据传动系统拖动实验的转速波动信号,对理论分析的结果进行验证. 通过Matlab/Simulink的建模仿真以及650 kW海流能机组在低流速工况下的等效海试实验,验证了主动阻尼控制对传动系统的有良好的减振效果.     

场——路结合法计算PWM变频调速系统动态性能

建立了ＰＷＭ变频调速系统性能精确计算的场－路模型和计算方法。重点探讨了电流的集肤效应计算,仿真过程中可能出现的数值振落的抑制以及定转子相对运动等问题,为此引入了插值运动的边界和数值临界阻尼法,最后给出了计算实例。     

长航时惯导系统的模糊控制内阻尼算法

针对惯导系统长时间工作时导航误差舒拉振荡幅度随时间发散的问题,提出了一种适用于长航时惯导系统的内阻尼算法.设计了二阶阻尼网络,采用模糊控制器判断载体当前时刻的运动状态,制定数据融合策略,控制惯导系统在无阻尼与内阻尼状态之间切换.算法利用满足内阻尼条件时刻的惯导速度作为参考进行阻尼,摆脱了对外部信息的依赖,保证了惯导系统工作的自主性.海上试验结果表明,该算法明显地抑制了导航误差的舒拉周期振荡,可有效提高长航时惯导系统的导航精度.     

并联型有源电力滤波器输出滤波器的阻尼控制

为了减少电感的使用量,针对三阶电感-电容-电感(LCL)系统容易出现谐振的问题,提出了基于电容电流反馈的有源阻尼控制策略.首先建立了有源滤波器输出LCL滤波的数学模型,推导了LCL系统在高次谐波下的传递函数,由根轨迹图分析出电容电流反馈系数的取值范围,结合系统的幅值裕度,从中优化得到合适的闭环参数,最后在MATLAB中建立了电力系统模型.仿真结果表明:采用电容电流反馈的有源阻尼控制策略得到电流的总谐波失真含量是3.72%,优于采用阻尼电阻控制策略的4.21%.该策略可以很好地对系统的谐波进行补偿,开关频率处纹波衰减率较为理想,系统的稳态和动态性能均满足求.     

大型复杂机电加工系统缓冲阻尼动力学性能分析

针对当前方法缓冲阻尼动力学性能分析的准确率较低的问题,提出大型复杂机电加工系统缓冲阻尼动力学性能分析方法.分析了大型复杂机电加工系统的组成和运动方程,研究了机电加工系统的运动学和动力学特征,并根据虚功率原理和达朗贝尔原理得到机电加工系统丝母转速与捕获环平动速度之间的关系式,推导出机电加工系统的动力学方程和运动约束方程.结果表明,所提方法可以有效、准确分析出机电加工系统的缓冲阻尼动力学性能,具有较强的实际应用性.     

双馈感应电动机的状态误差端口哈密顿建模和控制

针对负载转矩已知和未知情况,本文采用端口受控哈密顿(port-controlled Hamiltonian,PCH)方法,分别研究了双馈感应电机(doubly-fed induction machine,DFIM)哈密顿建模与控制问题,建立了双馈感应电机的PCH模型,给出了期望的闭环系统PCH结构,选取了期望的闭环哈密顿函数,采用能量成形、阻尼注入和互联配置的方法设计出系统控制器,并且在负载转矩未知时设计负载转矩观测器。通过Matlab/simulink进行仿真验证,仿真结果表明,系统动态响应比较快,具有较好的稳态性能和速度跟踪性能。证明所提出的PCH控制方法是有效的。     

异步电机定子电流内模自适应控制及实现

针对转子磁场定向下的异步电机定子电压方程中存在着励磁电流和转矩电流分量的交叉耦合,使得转矩电流的调节受到励磁电流的影响,提出了异步电机定子电流的内模自适应控制及其在转子磁场定向矢量控制中的实现方法.根据内模控制(IMC)原理设计异步电机电流调节器,用矩阵奇异值分析了IMC电流调节器的鲁棒性;用最小二乘法对模型参数进行辨识;将其应用于异步电机转子磁场定向的矢量控制中.通过对电流调节器传递矩阵函数的仿真及用DSP实现的异步电机矢量控制,验证了自适应IMC电流调节器的良好性能.     

永磁同步电机混合非线性控制策略

永磁同步电机是一个非线性多变量强耦合系统,采用传统的线性控制方法难以在大范围运行中保持良好的动态性能和鲁棒性.针对永磁同步电机的特点,提出一种结合滑模控制和自抗扰控制的混合非线性控制策略,用于永磁同步电机矢量控制系统设计.根据指数趋近律算法设计滑模控制器,用于内环的电流控制.外环的速度采用自抗扰控制,速度控制器对负载扰动进行估计和补偿.仿真结果表明,提出的控制系统不仅具有良好的动态和静态性能,而且对负载及系统参数扰动具有较强的鲁棒性.     

主动隔振器的自适应模糊控制研究

针对具有非线性不确定性的主动隔振器的镇定问题,本文采用隔离振动源方法,建立了主动隔振器系统的动态方程,并运用模糊逻辑来估计系统的未知非线性函数;同时基于Backstepping和自适应模糊控制技术给出了系统的控制方案,并在控制器的作用下,闭环系统状态快速收敛到原点充分小的邻域内,从而确保系统正常运行,同时用实例进行了数值仿真.仿真结果表明,在控制信号的作用下,系统状态能快速收敛到原点充分小的邻域内,所设计的模糊自适应控制器在镇定主动隔振器系统的同时使所有的自适应信号保持有界.该研究可确保主动隔振器系统具有良好的隔振性能.     

基于MR—TMD的煤制气厂厂房半主动控制研究

提出了一种在TMD质量块上安装磁流变阻尼器的新型半主动MR—TMD控制装置,采用半主动控制算法,仿真分析了质量块在矩形波激励作用下,半主动MR—TMD控制系统对结构振动控制的可行性和有效性,并比较了半主动MR—TMD控制与被动TMD控制、主动AMD控制对同一模型结构的控制效果．仿真结果表明,半主动MR—TMD控制的减振性能优于被动的TMD控制和主动的AMD控制．     

Performance of DDA time integration

Discontinuous deformation analysis(DDA) is a numerical method for analyzing the deformation of block system. It employs unified dynamic formulation for both static and dynamic analysis, in which the so-called kinetic damping is adopted for absorbing dynamic energy. The DDA dynamic equations are integrated directly by the constant acceleration algorithm of Newmark family integrators. In order to have an insight into the DDA time integration scheme, the performance of Newmark time integration scheme for dynamic equations with kinetic damping is systematically investigated, formulae of stability, bifurcation, spectral radius, critical kinetic damping and algorithmic damping are presented. Combining with numerical examples, recognition and suggestions of Newmark integration scheme application in the DDA static and dynamic analysis are proposed.     

结构振动的负刚度控制

回顾与研究了结构振动负刚度控制的来源、作用及实现方式,以便为负刚度控制的实际工程应用打下基础.研究表明:主动控制力除了阻尼项外,主要体现出负刚度控制特性,且对减振效果起决定性的作用,而这正是经常使用的被动减振装置所无法体现的特性;基于磁流变阻尼器的半主动控制系统在很多情况下可以达到或接近主动控制的效果,也正是因为其能够实现负刚度控制特性.     

基于BP神经网络算法的结构振动模态模糊控制

为了更合理、方便地控制土木工程结构地震动力反应,提出基于反向传播(back propagation, BP)神经网络的结构振动模态模糊控制算法。以结构地震动力反应数据训练神经网络建立结构分析模型,以时域模态坐标作为被控变量,实现系统降阶,使建立模态模糊控制规则所需要的模糊推理数量处于可接受范围内,并以体系能量最小作为控制目标制定控制规则。建立结构动力反应模糊控制数值模型,根据计算地震动力反应评价所提出算法的减震效果。结果表明:经过训练的BP神经网络可以准确地预测结构的地震动力反应,并可以据此建立模糊控制规则。仅对结构第一阶振型采用模态模糊控制就能达到满意的减震效果。采用主动质量驱动(active mass driver, AMD)最优控制力幅作为各楼层控制力的论域时,模态模糊控制减震效果与其存在差距;增大控制力的论域,可以得到更好的减震效果。     

基于BP神经网络算法的结构振动模态模糊控制

为了更合理、方便地控制土木工程结构地震动力反应,提出基于反向传播(back propagation, BP)神经网络的结构振动模态模糊控制算法。以结构地震动力反应数据训练神经网络建立结构分析模型,以时域模态坐标作为被控变量,实现系统降阶,使建立模态模糊控制规则所需要的模糊推理数量处于可接受范围内,并以体系能量最小作为控制目标制定控制规则。建立结构动力反应模糊控制数值模型,根据计算地震动力反应评价所提出算法的减震效果。结果表明:经过训练的BP神经网络可以准确地预测结构的地震动力反应,并可以据此建立模糊控制规则。仅对结构第一阶振型采用模态模糊控制就能达到满意的减震效果。采用主动质量驱动(active mass driver, AMD)最优控制力幅作为各楼层控制力的论域时,模态模糊控制减震效果与其存在差距;增大控制力的论域,可以得到更好的减震效果。     

An Improved Deadbeat Predictive Current Control Method for SPMSM Drives with a Novel Adaptive Disturbance Observer

To improve the dynamic performance of conventional deadbeat predictive current control (DPCC) under parameter mismatch, especially eliminate the current overshoot and oscillation during torque mutation, it is necessary to enhance the robustness of DPCC against various working conditions. However, the disturbance from parameter mismatch can deteriorate the dynamic performance. To deal with the above problem, firstly, traditional DPCC and the parameter sensitivity of DPCC are introduced and analyzed. Secondly, an extended state observer (ESO) combined with DPCC method is proposed, which can observe and suppress the disturbance due to various parameter mismatch. Thirdly, to improve the accuracy and stability of ESO, an adaptive extended state observer (AESO) using fuzzy controller based on ESO, is presented, and combined with DPCC method. The improved DPCC-AESO can switch the value of gain coefficients with fuzzy control, accelerating the current response speed and avoid the overshoot and oscillation, which improves the robustness and stability performance of SPMSM. Finally, the three methods, as well as conventional DPCC method, DPCC-ESO method, DPCC-AESO method, are comparatively analyzed in this paper. The effectiveness of the proposed two methods are verified by simulation and experimental results.     

H infinity Control for Sandwiched Maglev Stage with Dynamic Damping

An H infinity (H∞) controller for a sandwiched maglev positioning stage is proposed. The maglev positioning stage has a special structure:a sandwiched maglev stage, consisting of repulsive linear motors and attractive linear motors, which have better levitation performance. Forces on the sandwiched maglev stage are analyzed and modeled. The positioning controller is designed based on the feedback linearized model with a dynamic damping system. The design of the H infinity controller for stage positioning is derived as a series of linear matrix inequalities (LMIs) which are efficiently solved in Matlab. The proposed controller and its effectiveness is demonstrated compared to PID method.