基于自抗扰控制的微电网三相不平衡问题研究

当微电网中三相负载呈现不平衡状态时,会导致三相输出电压不平衡,若采用三相四桥臂逆变器,则可解决此问题。但在dq0旋转坐标系下,三相四桥臂逆变器输出电压和输出电流会相互耦合。同时若系统中出现负载不平衡工况,直接采用开环控制,因不平衡负载导致输出电压中含有二倍频扰动,所以负载端输出电压仍然处于不平衡状态。针对上述2个问题,建立了三相四桥臂逆变器对应的数学模型,推导被控对象开环传递函数,对三相不平衡问题进行了深入分析。同时根据系统模型信息,设计二阶自抗扰控制器,目的是对dq轴电压、电流进行解耦,同时可以减少测量原件的个数。并针对由不平衡负载产生的二倍频扰动引入比例谐振控制器,最后通过Matlab/Simulink仿真,验证了该解决方案的有效性。     

三电平BUCK电路应用分析

本文结合有轨电车车载超级电容充电要求,设计了一种四桥臂三电平BUCK充电电路,通过对比分析三电平BUCK电路的优势,并进行仿真计算,实现了多桥臂三电平BUCK电路的恒流控制策略,根据试验波形,验证控制方案的可靠性以及充电主电路的可行性,解决了列车运行的供电问题。     

大柔度机械臂动力学特性研究

建立了一套柔性机械臂振动控制实验系统,该系统主要由直流伺服电机、柔性机械臂结构和支应组成。伺服控制系统由位置反馈环、速度反馈环和电流反馈环三环组成、采用光电编码器作为检测元件。对柔性臂的动力学性能进行了测试研究。建立了计及变形约束的柔性臂动力学模型,仿真与实验结果基本吻合。     

三相四桥臂并联型APF无差拍控制策略研究

三相四线制并联型有源电力滤波器作为针对三相四线制系统的一项抑制谐波的有效措施,被广泛的研究和应用。详细阐述无差拍控制的原理,以四桥臂并联型有源电力滤波器为研究对象,对无差拍控制模型进行理论推导。理论分析表明,无差拍控制开关频率固定、具有良好的动态性能,有效地克服由于采用数字控制方法而带来的计算延时和控制延时的缺点,从而大大改善传统数字控制的控制性能。最后通过仿真验证所设计算法的有效性。     

电流变弹性体夹层结构梁的动力学仿真研究

对电流变弹性体夹层悬臂梁在不同电场控制下的振动响应特性和可控性进行研究。将电流变弹性体等效为一种具有电控力学性能的粘弹性阻尼材料,基于Hamilton原理建立了三层电流变弹性体夹层梁的有限元动力学方程,仿真分析了其在不同外加电场控制下的振动特性。分析结果显示,随着外加电场强度的增加,电流变弹性体夹层梁的固有频率不断增大,振动幅值却不断减小。表明电流变弹性体夹层梁具有与电流变液夹层梁相似的可控振动响应特性,能在外加电场作用下实现对结构振动的实时控制。     

基于ADAMS的机械臂刚柔耦合动态特性分析

目的为了考察机械臂在自动包装线上的动态特性,对机械臂进行不同工况和不同参数组合的研究。方法采用UG软件对机械臂进行三维结构建模,利用ADAMS和Ansys软件对机械臂进行刚柔耦合动力学仿真分析,得到不同工况下大臂的受力曲线和规律。结果仿真结果表明,在不同参数组合下,机械臂的大臂最大应力值为241.49 MPa,铰链处的作用力和扭矩变化不大,强度满足使用要求。结论通过ADAMS和Ansys的联合仿真,可有效预测机械臂的运动规律和应力分布。     

汽车悬架下控制臂的有限元分析

以某一具体的悬架下控制臂为研究对象,建立悬架控制臂有限元仿真模型。在有限元静力分析过程中,引入惯性释放原理,计算不平衡外力作用下结构的运动(加速度),通过惯性力构造一个平衡的力系,从而消除约束点反力对控制臂结构强度计算造成的应力集中影响。分析汽车悬架控制臂的静刚度特性,对悬架控制臂分别在拉、压工况下进行拉溃力和压溃力有限元分析。分析结果表明,此悬架控制臂满足静刚度特性和强度特性设计要求。     

热传导真空计解说(二)

四、电阻真空计 (皮喇尼真空计) 从原理上说,利用一根电阻温度系数高的材料制成规管,在热丝两端加以一定电压,观察电流随压强的变化,或保持一定电流,观察其所需电压与压强的关系,都能反映电阻的变化,从而反映真空度。但实际上这种方法不够灵敏。实用的电阻真空计都是用惠氏电桥的方法。在此方法中规管热丝充当电桥之一臂,电桥其他各臂的电阻,则约略与规管热丝电阻相等。电桥既加热热丝,同时亦“测”其电阻。 最简单的电桥法如图(三)所示。图中规管电阻为Rw,其他两壁的电阻R_2和R_3阻值与Rw相等,另一电阻R-1为可变的,用于调节电桥的平衡。…     

汽车悬架控制臂拉压溃分析及疲劳寿命预测

以某汽车的后悬架上控制臂为研究对象,建立悬架控制臂有限元仿真模型。对悬架控制臂在拉、压工况下,进行拉溃力和压溃力分析,并进行试验验证。试验结果表明,该控制臂拉、压溃试验结果与有限元分析结果基本一致。通过对该控制臂进行有限元分析,提取危险部位的应力应变信息建立疲劳损伤参量,引入临界平面法建立疲劳寿命预测模型。运用该模型进行疲劳寿命分析与预测,并进行试验验证。疲劳试验结果表明,控制臂疲劳寿命的平均试验值与预测值比较贴近,说明所采用的疲劳损伤模型,可以应用于汽车金属零部件的疲劳寿命预测上。     

电流自适应控制抑制开关磁阻电机转矩脉动

开关磁阻电机(SRM)的强非线性源自其双凸极结构、磁路非线性和脉冲供电方式。传统控制多采用SRM线性转矩模型求得参考电流,导致其运行时转矩脉动大。提出基于转矩偏差的双权值神经网络(DWNN)自适应PID控制与基于有限差分扩展卡尔曼滤波(FDEKF)预测电流的前馈补偿控制相结合的SRM控制策略。(1)加入偏差预处理,对转矩偏差进行非线性处理,实现"小误差,大增益,大误差,小增益"的控制,以此为基础进行双权值神经网络自适应PID的电流控制;(2)采用预测电流,构成参考电流的前馈补偿控制,提高控制系统一步预测能力。基于有限差分扩展卡尔曼滤波预测电流,将其与参考电流之差实时补偿参考电流,优化得到恒转矩下有效的控制电流,间接实现总转矩的有效控制。仿真结果证明所提控制策略能有效抑制SRM的转矩脉动。     

特高压换流站无功补偿电容塔调平关键策略

针对特高压换流站无功补偿电容塔的不平衡运行故障，本文提出一套精准的电容塔调平策略，实现在最小工作量下，将不平衡电流控制在最优值。通过研究电容塔H桥平衡原理，推导出理论计算公式，进行了大量的实验，并利用软件编辑运算公式对数据进行分析，快速确定需要调整的桥臂及电容值。     

飞机多金属耦合在溶液状态与大气状态下的腐蚀行为对比及当量折算研究

本研究改进了薄液膜测厚装置与电化学测量装置,搭建了溶液电化学测量平台,得到了飞机材料体系中7050铝合金、Aermet100高强钢、1Cr18Ni9Ti不锈钢和QA110-4-4铜合金极化曲线及由它们构成的四电极体系中各电极表面的电偶电流;分别构建基于二次电流分布和壳电流分布的Comsol仿真模型,得到了溶液状态下和100μm液膜下四电极体系的电位和电流密度分布;将四种金属放入溶液状态和大气状态下得到的腐蚀形貌与仿真得到的电位分布进行了对比分析,并对四电极体系中各电极表面进行局部电流密度的面积分,计算得到各电极表面的电偶电流,与测试得到的电流值进行了比较。结果表明:四电极体系中各电极表面电偶电流仿真值与测量值误差在10%以内,液膜状态下多电极表面电位分布区间要远远大于溶液状态下,对比分析腐蚀形貌与仿真电位分布,可以看出仿真得到的表面电位分布高于自腐蚀电位的电极且均出现不同程度的腐蚀损伤,而对低于自腐蚀电位的电极表面腐蚀不明显,证明了模型对电位分布预测的准确性;Aermet100钢在溶液和100μm液膜下出现极性反转现象,在液膜状态下Aermet100钢与7050铝合金作为多电极体系阳极,存在一定竞争关系,使得液膜状态下铝合金腐蚀坑数量和表面电偶电流要小于溶液状态下,铜合金和不锈钢在四电极体系中无论液膜状态还是溶液状态均充当阴极,极性不发生改变。根据腐蚀损伤等效原则,分别计算了溶液状态和液膜状态下不同面积比7050铝合金和Aermet100高强钢的折算系数,这对飞机环境适应性考核广泛采用的加速环境谱中折算系数的选取有一定的参考价值。     

刚柔耦合机械臂的滑模预测振动控制研究

针对刚柔耦合机械臂动力学模型的非线性、强耦合、时变问题,提出一种滑模预测控制方法可有效降低柔性臂的末端振动,同时提高末端轨迹跟踪性能和运动精度。首先采用输出重定义法得到柔性臂末端的观测量,将内动态子系统转换为零动态子系统,抑制柔性臂末端的振动;预测作为跟踪误差及其高阶导数组合的滑模面,将滑模面引入到预测控制的二次性能指标中,根据预测模型预估系统未来的输出,消除末端控制误差,并通过稳定性分析论证控制器的稳定性。最后通过仿真和实验验证该方法的有效性,证明其可提高刚柔耦合机械臂的运动精度。     

电桥的剩余电阻扣除方法

在阻抗的精密测量中,电桥的剩余参数必须予以扣除,才能获得精确的测量结果。阻值、感量、容量低的元件尤其如此。电桥的剩余参数有剩余电阻、剩余电感、剩余电容等。四臂电桥的剩余电阻、剩余电感可在测试端短路的情况下方便地测出而予以扣除,剩余电容则可在测试端开路的情况下方便地测出而予以扣除。变量器比率臂电导电桥的测试端不能短路,因此其剩余电阻不能直接测出,需要采取一定的方法才能扣除掉。本文简单介绍扣除剩余电阻的方法,着重介绍变量器比率臂电导电桥扣除剩余电阻的方法。     

基于灰色关联分析的碳纤维增强树脂复合材料控制臂铺层优化

采用碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)对悬架控制臂进行轻量化设计,为了充分发挥CFRP优异的力学性能,对CFRP控制臂进行多目标铺层优化。基于CFRP力学性能试验结果构建控制臂有限元模型,并通过有限元仿真对比分析钢质控制臂和CFRP控制臂结构性能。综合考虑质量、模态频率、刚度和强度等性能,基于正交试验设计方法,并结合灰色关联分析和主成分分析,对CFRP控制臂铺层参数进行多目标优化,确定最优铺层方案。结果表明,相比于原钢质控制臂,除纵向刚度略有下降外,CFRP控制臂其余结构性能指标均有所改善,并且质量降低40.23%,减重效果显著。     

基于P-Rob六自由度机械臂运动学建模与仿真

目的为实现后续机械臂控制算法研究,检验机械臂运动学模型构建的正确性,基于PersonalRobotics,对六自由度机械臂进行运动学模型构建和轨迹仿真。方法通过标准D-H法建立运动学模型,实现机械臂的正、逆运动学方程求解,根据机械臂的结构特性,对传统逆向运动学求解的解析法进行改进。结果使用仿真软件Matlab验证了运动学模型建立的准确性,改进的逆向运动学求解算法降低了传统求解算法的复杂度。使用仿真软件Matlab验证了运动学模型建立的准确性,并通过Matlab对改进的逆行运动学求解方法进行了验证,结果表明,改进的逆向运动学求解速度是传统逆向运动学求解速度的一半。结论根据六自由度机械臂的运动学研究,对实际机械臂的运动控制具有一定的参考价值。在实际的P-Rob机械臂上进行了仿真数据的测试,再次验证了运动学模型建立的准确性,仿真数据可应用于实际的机械臂控制中。实验现象表明针对此机械结构的机械臂,使用改进解析法求解逆解的方法计算简单、误差小、可行性强。     

三相并网逆变器的预测控制

并网逆变器作为分布式发电系统的重要组成部分,其控制性能直接影响发电系统的并网电能质量。在分析模型预测控制的工作原理的基础上,提出一种新型的预测电流控制来进行并网逆变器控制。这种控制方法补偿一般模型预测控制造成的并网电流相位滞后的问题,提高并网功率因数。仿真结果表明采用这种改进后,逆变器的并网电流纹波满足并网要求的同时,无功功率也有明显的降低,提高并网功率因数。     

不同液膜厚度下电偶腐蚀当量折算研究

搭建薄液膜厚度测量与控制装置,采用微距参比电极后置法组建三电极体系,测量了在3.5%(质量分数,下同)NaCl不同液膜厚度下2024铝合金和TA15钛合金极化曲线和电偶电流,得到了不同厚度液膜下两种材料的电化学动力学参数;建立了基于薄壳电流分布的Comsol腐蚀仿真模型,得出了不同液膜厚度下的电偶电流以及电偶腐蚀与无电偶腐蚀时的当量折算系数。结果表明,利用仿真模型得到的电偶电流值与试验值吻合较好,50μm液膜厚度下的电偶电流约是溶液状态的25倍,随着液膜厚度的增大,电偶电流的下降速度逐渐增大,当液膜厚度达到1 000μm时,电偶电流趋近于溶液状态;50μm和100μm液膜厚度下电偶腐蚀折算系数约为无电偶状态下的5倍,当液膜厚度超过100μm时,折算系数急剧下降,到1 000μm时无论有无电偶腐蚀其折算系数均基本趋于1。     

基于有限集模型预测控制BPMSMS输出性能研究

针对无轴承电机支撑的永磁同步电主轴运行时的电流响应不灵敏、转矩脉动和转子振动等问题,提出基于有限集模型预测控制算法的BPMSMS控制策略。在完整的BPMSMS电压模型基础上,考虑转矩电流和转子位移的影响,进一步推导悬浮绕组模型预测电流方程,建立完整的无轴承永磁同步电主轴模型预测控制下的电流数学模型。根据使用的代价函数分别求出转矩控制和悬浮力控制的最优开关状态量,使得实际电流与参考电流误差更小,以此获得更好的转矩控制效果和转子振动抑制效果。仿真实验结果表明：在有限集模型预测控制下,BPMSMS具有更好的电流跟踪效果,转矩脉动小;在外加负载和干扰力时也能实现转子的稳定悬浮,系统鲁棒性较好。     

横向电涡流阻尼器阻尼力的计算分析

电涡流阻尼器具有非接触、无机械磨损等优点,在振动控制领域中有着广泛的应用前景。将一种新型横向电涡流阻尼器用于旋转圆盘的横向振动抑制,基于电磁场理论建立电涡流阻尼器的电学模型,并结合圆盘结构参数,推导出径向和轴向阻尼力的计算公式,仿真分析了阻尼力与通电电流、间隙（阻尼器线圈端面和圆盘的距离）以及圆盘转速等参数的关系。为振动控制的实施和横向电涡流阻尼器的实际应用奠定了理论基础。