A globally exponentially stable speed observer for a class of mechanical systems: experimental and simulation comparison with high-gain and sliding mode designs

It is shown in the paper that the problem of speed observation for mechanical systems that are partially linearisable via coordinate changes admits a very simple and robust (exponentially stable) solution with a Luenberger-like observer. This result should be contrasted with the very complicated observers based on immersion and invariance reported in the literature. A second contribution of the paper is to compare, via realistic simulations and highly detailed experiments, the performance of the proposed observer with well-known high-gain and sliding mode observers. In particular, to show that – due to their high sensitivity to noise, that is unavoidable in mechanical systems applications – the performance of the two latter designs is well below par.     

低压低功耗电流反馈运算放大器设计

基于第三代电流传输器,通过在放大级与输出之间采用隔离补偿电容,以消除低频零点的方式,设计了一种新型的低压低功耗的电流反馈运算放大器.基于TMSC 0.35μmCMOS工艺,在1.5 V电源电压工作条件下,采用Hspice在LEVEL49模型参数下对整个电路进行仿真.仿真结果:直流增益96.3 dB,单位增益带宽765 MHz,静态功耗0.82mW,闭环工作状态下有64.3 MHz的固定带宽.     

一种混合开关电感和开关电容的高增益DC/DC变换器

针对传统Z源DC/DC变换器存在的输入电流不连续、输出电压增益不够高和功率器件电压应力较高等不足,利用开关电感和开关电容技术,提出了一种混合开关高增益DC/DC变换器。该变换器主电路中只用到1个储能电容,结构简单,与现有典型的高增益阻抗源DC/DC变换器相比,所提出的混合开关电感和开关电容的DC/DC变换器可以实现更高的输出电压增益,同时电容和开关器件的电压应力较低。详细分析了所提变换器的工作原理,通过在实验室中所建立的输入电压16～40 V、输出电压26～107 V和输出功率7～114 W的原型验证了其性能。     

导引头稳定平台的扰动补偿及改进滑模控制

为提高导引头稳定平台抗扰性,提出了一种导引头稳定平台的扰动补偿及改进滑模控制策略。首先根据扰动特点将扰动分为摩擦力矩和"剩余扰动"两部分,基于Stribeck摩擦模型辨识摩擦参数,并进行摩擦力矩补偿;采用扩张高增益观测器对"剩余扰动"进行估计,并给出了扩张高增益观测器的收敛条件。然后设计了改进滑模控制器作为稳定回路的控制器实现伺服控制,采用Lyapunov函数证明其稳定性。最后,搭建测试系统分别进行了稳定平台性能测试和导引头性能测试,用于验证跟踪和抗扰效果。实验结果表明,跟踪1(°)/s的梯形波时,提出的控制器有效地补偿了摩擦,同时稳态精度提高了0.032 8(°)/s;给定三轴转台典型幅值和频率扰动下,采用提出的控制器时系统隔离度至少提高了0.57%。表明提出的控制器改善了系统抗扰性。     

低功耗高增益CMOS LNA的设计

设计了一种完全可以单片集成的低功耗高增益CMOS低噪声放大器(LNA).所有电感都采用片上螺旋电感,并实现了片上50 Ω的输入阻抗匹配.文中设计的放大器采用TSMC0.18 μmCMOS工艺,用HSPICE模拟软件对其进行了仿真,并进行了流片测试.结果表明,所设计的低噪声放大器结构简单,极限尺寸为0.18 μm,当中心频率fo为2.4 GHz、电源电压VDD为1.8 V时其功率增益S21为16.5 dB,但功耗Pd只有2.9 mW,噪声系数NF为2.4 dB,反向隔离度S12为-58 dB.由此验证了所设计的CMOS RF放大器可以在满足低噪声、低功耗、高增益的前提下向100 nm级的研发方向发展.     

基于尺寸渐变超表面宽带高增益低剖面天线

设计了一种基于尺寸渐变超表面的宽带高增益低剖面天线,该天线由双层超表面和一层微带缝隙组合而成。双层超表面由分别印刷在2个介质板上的尺寸渐变六边形阵列贴片组成,贴片之间存在非等距间隙。超表面单元尺寸渐变设计能够使天线产生多个邻近的谐振点,从而展宽带宽。通过改变超表面天线尺寸结构,分析天线的宽带辐射特性。为获得最佳宽带性能,采用遗传算法优化天线几何参数。制作并测试了一款边长为43.3 mm,厚度为4.853 mm的样本天线用于验证仿真结果。实测结果显示,该天线-10 dB阻抗带宽达到了54%(3.99~6.93 GHz),最高增益达到12.05 dB,在4~6 GHz范围内增益保持在8 dB以上。该天线实现了宽频带、高增益、低剖面的特点,适用于宽带高速率无线通信的诸多领域。     

一种新型的超宽带锥削缝隙天线设计

提出了一种微带线-槽线馈电形式的指数锥削缝隙天线,在辐射臂的外边缘引入半椭圆形缝隙来进一步提高天线低频段的定向性,获得了高增益和超宽带性能。利用HFSS12软件进行仿真,天线的极化方式为垂直极化,在2~13 GHz的工作频段内电压驻波比＜2,增益最高达11 dB,具备良好的定向性,仿真与实测结果基本吻合,表明该设计是有效、可行的。     

C波段高增益放大器的设计

为了使放大器在C波段得到足够大的放大效果,提出了二级放大电路的设计方案,采用两个放大器串联的方式,并完成相关的设计。相关设计主要包括偏置电路、匹配电路等,在ADS环境下计算微带线的尺寸并对放大电路进行仿真。通过实际测试,达到了预期的效果。     

注入种子CuBr激光器中的光谱控制

报道了采用注入种子方法．对ＣｕＢｒ激光器进行激光模式控制的实验结果。实现了单纵模ＣｕＢｒ激光脉冲的注入放大，获得了功率为１００ｍＷ水平的窄线宽铜激光辐射．在理论上分析了短脉冲高增益激光器中注入种子过程，讨论了在注入种子ＣｕＢｒ激光器中进行光谱控制的实验结果．     

基于自适应高增益观测器的永磁同步电机预测电流控制方法

针对永磁同步电机(permanentmagnetsynchronous motor,PMSM)预测控制系统的模型失配、时变矩阵及观测器增益选择问题,提出基于自适应高增益观测器的预测电流控制方法(predictive current control based on an adaptive high-gain observer,AHGOPCC)。通过构建PMSM的前馈型扩张数学模型,集成考虑电机电阻、电感、磁链参数扰动项。提出基于前馈型扩张标称数学模型的高增益观测器,有效跟踪和估计电流与扰动状态及抑制转速变化引起的扰动。同时,设计自适应观测器增益矩阵满足全速工况的高增益条件,简化观测器的增益选择。在此基础上,构建离散化电流模型和成本函数,实现预测电流控制算法。实验结果证明了该方法的有效性,在多种工况下具备更优的快速性、鲁棒性及稳定性。