关于数字控制系统采样周期的分析和选择

本文从分析采样周期对系统稳定性调节品质的影响,采样周期与数字控制系统设计方法的关系,及采样周期与PID控制算法的关系等出发,提出了实际选择采样周期的方法。     

混合式配电变压器数字控制系统离散域建模与稳定性分析

为准确分析混合式配电变压器(HDT)数字控制系统的特性,构建了HDT连续-离散混合控制模型,并分析了HDT数字控制系统的稳定性。针对所建立的HDT数字控制系统离散域模型,考虑采样和零阶保持器引入的延时环节的作用,结合双线性变换并利用朱利判据推导了离散域下HDT控制系统比例积分参数的约束条件,进而分析并揭示了采样周期对于HDT数字控制系统稳定性的影响规律,并确定合理的数字控制参数。最后通过仿真以及实验验证了理论分析的正确性。     

数字APFC的电流采样算法改进

针对数字有源功率闪数校正(APFC)中采样点选择的问题,详细分析了在模拟控制APFC中,平均电流法THD相对其他控制方法谐波畸变(THD)较小的原因;比较了数字控制平均电流法与模拟控制平均电流法的不同之处.最后,提出了一种改进数字平均电流控制APFC采样的方法,使数字采样值更加精确,并且与其他两种采样方法进行了比较.Matlab仿真和实验验证了该采样法的有效性.     

基于Delta算子理论的永磁直线同步电动机非脆弱H∞速度伺服控制系统

考虑控制器在实现时其参数偏离原设计值发生摄动的情况,以H∞为性能指标,提出一种基于Delta算子理论的永磁直线同步电动机非脆弱H∞速度伺服控制器的设计方法.在此基础上把所设计的控制器与基于传统Z变换方法以及基于连续系统模型所设计的控制器进行比较.通过对系统闭环极点的分析,表明在快速采样的情况下,基于Delta算子理论所设计的非脆弱H∞速度伺服控制器能保证闭环控制系统稳定而且满足所期望的H∞性能指标,具有较好的跟随给定和抗干扰能力,而基于传统Z变换方法所设计的控制器将使闭环控制系统不稳定.而且当采样周期趋近于零时,基于Delta算子理论所设计的控制器参数趋近于基于连续系统模型所设计的控制器参数.     

正弦采样信号中单一脉冲干扰信号的快速剔除实践方法

智能微型断路器作为电压电流测量与控制保护器件在低压客户端获得了广泛的应用,但在实际电气正弦量测量的过程中,由于不同信号的干扰会影响最终的测量计算结果,其中单一脉冲干扰信号出现频率高,使最终的测量计算结果在小范围内快速波动,不能满足智能微型断路器电量计算结果的精度要求.本文基于单一脉冲干扰信号的快速剔除方法,可快速推算出当前采样点的理论值,若与实际值的偏差过大,不在线性自适应阈值内,可判定当前数据点为单一脉冲干扰信号,剔除实际值,由理论值替代.     

数据驱动型状态机伺服控制系统的设计和实现

针对电动缸数字驱动控制系统的开发,采用数据驱动状态机设计模式,设计控制系统的软件结构,以适应不同品牌和型号数字驱动器的功能控制.分析了数字驱动器的功能和共有特点.介绍了数据驱动状态机设计模式设计数字驱动器功能模块的具体过程.实现了通用电动缸伺服控制系统数据驱动状态机控制系统的软件结构,对类似项目软件开发可大幅提高软件设...     

在高精度稳速直流传动中用数字/模拟混合控制系统

本文主要介绍直流传动稳速系统的控制系统,它采用数字/模拟混合控制的方法,以保证系统有良好的动态性能和高的稳速精度。本系统采用数字给定,数字速度环用光栅进行速度反馈,其采样周期为22.25ms,该环的数字积分通道,对速度偏差值进行精确的补偿。其数字比例通道,改善了系统的动态性能。此外,数字控制环中还包含两个数字比较器,其一是控制系统启动过程的超调量;其二是为了选择启动时最佳的过渡过程。本控制系统对直流传动的不可逆系统和可逆系统均能适用。经试验,系统在额定转速时其静态的稳速精度可达0.01％。     

永磁型无轴承电机悬浮力前馈控制系统研究

传统的永磁型无轴承电机悬浮力控制系统由于数字控制器采样周期、电流调制过程中的延时以及电机定子铁心涡流等因素的影响,实际的可控悬浮力与其指令信号之间存在延时,因而电机的悬浮性能受到影响.基于经典控制理论中的前馈控制思想,提出了永磁型无轴承电机悬浮力前馈控制系统.仿真研究表明,该系统能够有效地消除力延时和提高电机的悬浮运行性能.     

基于改进DMC算法的烟气脱硝控制仿真

动态矩阵控制(DMC)算法的计算时间较长,无法满足热工控制的实时性和性能要求。为此,本文提出一种多种采样周期的改进DMC算法,在模型预测和反馈校正环节采用较小采样周期,在滚动优化环节采用较长采样周期,使预测时域和控制时域减小,降低优化矩阵维数,从而使计算时间大幅减少。将改进的DMC算法用于某选择性催化还原(SCR)脱硝控制系统,采用MATLAB软件对模型匹配、控制量有约束和模型失配3种情况进行仿真研究。仿真结果表明,改进的DMC算法具有良好的响应特性,可以快速克服扰动影响,在模型失配时鲁棒性较好,适用于电厂热工对象的先进控制。     

计算机控制软件执行周期的选择要领及其工程应用

线性离散系统的理论研究成果表明：缩短采样周期，不仅可以提高信号保真度，而且有利于采样控制系统的稳定性。但实际的计算机控制系统，因受硬件和系统软件的制约，其应用软件的执行周期不可能无限制地缩短。本文分析了制约采样周期的因素，并以一个应用实例介绍了多采样周期计算机控制系统及其软件执行周期的选择要领。实践表明：按对象特性选择周期是提高过程控制计算机性能人格比的有效途径。     

高速卫星通信中全数字载波同步算法的研究

为满足在高速率卫星通信中全数字化中频解调的要求,对全数字化载波同步算法进行了深入研究,根据奈奎斯特采样定理以及中频采样定理,分析了利用高速中频调制BPSK/QPSK信号恢复本地同步相干解调载波算法的可行性。同时给出了全数字锁相环算法及720MHz中频调制信号下全数字载波同步算法的设计与实现,对其关键组成模块:鉴相器、数控振荡器和环路滤波器等给出了详细的设计方法,并最终使用MATLAB对算法进行了功能仿真,仿真结果表明该算法能够很好地实现数字解调端的载波同步功能,能够完成1MHz以内频偏锁相的功能,相位误差较小,达到了卫星通信系统接收端载波同步的性能要求。     

基于变频器和数据采集系统的包装印刷传动位置控制系统

以快速、高精度跟踪为主要目标的位置伺服系统是广泛应用于高精度位置控制的主要控制方式之一,其驱动信号为代表位置命令的脉冲信号.介绍了利用高性能数据采集卡PCL-718的脉冲计数功能、脉冲输出功能与全数字变频器MSD系列的脉冲位置控制功能组成的一种应用于包装印刷传动系统中的高精度位置控制系统,并实现了硬件与软件的开发.     

基于龙贝格算法的高精度数字积分算法

积分环节是信号处理领域的关键环节,广泛应用于电力系统测量及控制领域之中。目前对于数字积分算法的研究普遍基于传统牛顿科茨算法,低阶科茨公式高频响应普遍较差,高阶科茨公式所引入的传输函数设计则过于复杂。在研究复合科茨传输函数与理想积分误差的基础上,利用龙贝格算法将采样频率加倍前后的积分输出信号做线性组合处理,在算法阶数相同的情况下,提高了数字积分器的精度,降低了设计难度。仿真和试验测试证明,所设计算法准确度可以达到0.01%以内,具有优良的稳态和暂态性能。     

Period estimation for adaptive reconstruction of (quasi‐) periodic signals

Signal reconstruction from sampling data is an important problem in signal processing and system identification. A large variety of signals of current interest do not satisfy common assumptions about fitting certain models, are too dynamic, have an unknown period, and/or are computationally infeasible, so that current methods may be inappropriate for their identification and reconstruction. The discrete Fourier transform can be used to estimate the period of a discrete time signal when the first harmonic of its Fourier expansion has the maximum amplitude among all harmonics, the number of data points in a period is even, and a multiple of the sampling period matches the true period. The signal is generally impossible to reconstruct accurately without a priori knowledge of the period, or its inverse, the frequency. We address this problem with two efficient algorithms that are model‐free, data‐based, and dynamically adaptive for signal processing and provide estimates of the period that are guaranteed to be within a maximum error of the true period in the order of the sampling period of the signal, usually in real time. In addition, we present theoretical guarantees and experimental evidence of the quality of the algorithms in practice with very competitive results, even when the data is noisy, dynamic, require real‐time estimates, and even for quasi periodic signals. The results thus extend the three range of applicability of the FFT and sampling theorem for signal reconstruction and illustrate the applicability of these algorithms to other problems, such as power systems and sunspot prediction. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于霍尔位置传感器的PMSM转速观测器状态估算误差抑制方法

霍尔位置传感器成本低,同时能够提供相对精确的位置信息,但其存在位置信息分辨率低、转速测算连续性差及滞后严重等缺点。龙伯格全阶转速观测器是一种闭环调节器,有效地利用了电机系统模型,能够为矢量控制提供较好的转速和角度反馈信号。但在数字控制系统的应用中,受霍尔信号采样周期远大于控制周期的影响,常规观测器的参数和结构设计方法在实际应用中仍无法得到理想的观测结果。该文在分析转速观测器在实际应用中存在问题的基础上,通过结合降阶观测器和多采样理论,提出了一种可有效从低分辨率霍尔位置信号中估算转速、转角的方法。多采样降阶观测器在最大程度上利用了霍尔信号的真实信息,在每个数字控制周期内都能产生转速和转角的估计值,具有理想的估算效果。通过仿真和实验验证了所提方法的有效性,控制效果能够很好地满足中低端伺服应用需求。     

面向稳定平台伺服回路频率特性简易测试系统

面向稳定平台伺服回路,给出了一种开环频率特性简易测试系统,该系统利用实验室最为常见的信号发生器和数字示波器加上稳定平台伺服回路本身构建,无需额外的硬件开销,数据处理在LabVIEW环境下完成,文中给出了实际使用中的干扰信号处理方法,实际使用表明,该简易测试系统具有搭建方便、开发难度低、实现成本低,测试精度高等特点,非常方便实验室现场应用。     

永磁伺服系统电流环带宽扩展研究

分析了数字控制系统中延迟的产生原因和影响因素。基于永磁同步电机数学模型,建立了加入数字控制系统延迟的永磁伺服系统电流环数学模型。分析了电流环带宽与电流采样和PWM更新时序之间的关系。针对改进即时更新方式在开关器件的开关频率变高的情况下采样延迟比增加、带宽提升效果下降的问题,提出了一种基于开关状态的电流延迟补偿分段式PWM更新方式。该方法相比于传统电流更新方式对处理器性能要求更低,对使用了宽禁带开关器件的伺服系统同样适用。实验验证了该方法的可行性,相比于传统采样更新方式该方法可以将电流环带宽提高10倍。     

基于伺服变频器的卷绕控制系统

介绍了一种基于Lenze9300伺服变频器卷绕控制系统的实现方案.给出了卷绕控制系统的组成和工作原理以及Lenze9300伺服变频器数频网络原理,分析了牵引辊速度闭环控制和卷绕系统的实际应用.根据卷绕辊转矩控制模式信号流程图详尽地阐述了卷绕辊转速度控制模式和矩控制模式的实现.重点分析玻纤纸产品卷绕系统锥度张力控制的实现...     

基于DSC+CPLD的双余度永磁无刷直流伺服系统

提出了基于数字信号控制器(Digital Signal Controller,简称DSC)和复杂可编程逻辑器件(Complex ProgrammableLogic Device,简称CPLD)构成的双余度永磁无刷直流电机(BLDCM),将其作为飞行器舵机作动系统的执行机构。通过对不同类型的余度运行模式与双余度电机结构特性的比较,确定了系统的设计方案。分析了以dsPIC30F5015为核心的控制电路、功率逆变电路、旋转变压器数字转换电路的工作原理,提出了双余度系统的控制策略。采用LabWindows/CVI构建余度管理与系统调试平台,对系统的性能进行了测试。实验结果表明,两余度可并行工作,系统最高响应频率为5Hz。     

基于GPS同步技术的电力动态监测系统的设计

设计了一种基于全球定位系统(GPS)的同步相量测量装置,用于广域测量系统(WAMS),实现对电力系统关键相量的实时监控。采用基于GPS同步时钟和数字信号处理器(DSP)实现的PMU利用DSP的输入捕获功能,在进行捕获GPS的PPS信号的方法的同时,也对捕获采样信号的频率进行跟踪。采用过零点采样与傅里叶算法相结合,进行信号采样和数据的处理,避免了因频率变化而引起数据误差,提高了PMU的采集精度及抗干扰性。