基于离散滑模控制的新型Buck-Boost矩阵变换器

摘要对目前矩阵变换器存在电压传输比低的缺陷进行了研究,提出了一种新型的杯为buck-boost矩阵变换器（BBMC）的电路拓扑结构。介绍了该拓扑结构的基本构成及其工作原理,分析推导了其电压传输比与占空比之间函数关系的解析表达式,阐述了离散滑模控制策略的基本设计方法,最后通过仿真对其有效性和可行性进行了验证。结果表明：该新型拓扑结构能实现输出电压和频率的任意调节,其电压传输比既可大于1,也司小于l,且直接输出高品质的正弦波而无需滤波环节,谐波含量小,从而有效解决了传统矩阵变换器申,压传输比低的难题,具有较好的应用价值。     

基于自抗扰控制的直流微电网双向Buck-Boost变换器控制策略研究

为了降低直流微电网母线电压的波动,提出基于自抗扰控制的双向Buck-Boost变换器控制策略。运用直流母线电压外环、直流变换器电感电流内环的控制方法实现直流微电网与储能系统之间的能量双向流动。进一步提出基于扩张状态观测器观测输出总扰动,包括负载电流和母线电压的变化,在负载扰动电流影响系统的直流母线电压最终输出前,主动从外环被控对象的输入信号电感电流或输出信号母线电压中提取扰动信息,然后尽快用控制信号将其消除,从而大大降低其对被控量的影响,以有效抑制暂态直流母线的电压波动和冲击,在母线电压产生波动时能够快速恢复到正常的工作状态。仿真验证表明:储能系统可以通过控制策略实现能量的双向传递,并且当母线产生功率波动和电流冲击时,储能系统可以使直流母线电压稳定,提高了系统的可靠性。     

矩阵变换器的控制原理及仿真研究

详细介绍了矩阵变换器的拓扑结构及工作原理,并讨论了矩阵变换器的开关函数调制方法和空间矢量调制方法。最后对基于上述两种调制策略的矩阵变换器进行仿真。由结果可知:采用空间矢量调制时电机启动较快,低频和高频时电机的运行性能也好于开关函数调制,但采用开关函数调制时,电机的定子电流谐波特性好于空间矢量调制所得到的结果。     

基于RTDS的风力发电网侧变换器研究

选取适当的风机网侧变换器（Grid-side converter简称GSC）控制策略对于风机的正常运行具有重要意义。本文对网侧变换器进行稳态、动态运行性能及控制策略的分析,建立了完整准确的数学模型,搭建了基于同步旋转dq坐标系下的电压、电流双闭环控制策略,借助实时数字仿真软件RTDS进行仿真研究,仿真结果验证了本文分析和结论的正确性     

矩阵变换器电机系统控制对策

矩阵变换器具有体积小、输入电流正弦、能量可双向流动以及没有使用寿命有限的大容的特点，是实现电机与变频器一体话的理想选择，针对矩阵变换器进入工业引用存在的问题，提出了矩阵变换器电机系统概念，并结论矩阵变换器控制方式和电机调试方式，分析了电压矢量和直接转矩的影响，提出了改进的控制策略     

一种具有高电压传输比的新型Cuk矩阵变换器

对传统矩阵变换器存在电压传输比低的缺陷进行研究,提出一种新型的称为Cuk矩阵变换器的电路拓扑结构。介绍了该拓扑结构的基本构成及其工作原理,推导了其电压传输比与占空比之间函数关系的解析表达式,阐述了所采用的双闭环控制策略的基本设计方法,并通过仿真对其有效性和可行性进行了验证。结果表明：该拓扑结构能实现输出电压和频率的任意调节,其电压传输比可大于1,也可小于1,且直接输出标准的正弦波而无需滤波环节,有效地解决了传统矩阵变换器电压传输比低的难题,具有一定的应用价值。     

基于神经元PID控制的Buck-Boost矩阵变换器研究

在研究矩阵变换器的拓扑结构、工作原理和分析神经元PID控制机制及其学习算法的基础上,将基于专家调节增益的神经元PID控制策略引入到Buck-Boost矩阵变换器(BBMC)的双闭环控制系统中,实现了一种具有优良电气特性的新型Buck-Boost矩阵变换器。利用MATLAB仿真软件对这种新型BBMC的控制效果进行了验证,验证结果表明:当其输入侧电压发生突变时,神经元PID能有效调节PID参数,使其输出电压有效地跟随输入电压的变化,从而迅速达到稳定,表现出了良好的动态性能和鲁棒性。     

并联混合动力汽车复合电源控制策略的研究

通过对复合电源在混合动力汽车(HEV)中应用的研究,设计了针对某款并联式混合动力汽车的复合电源结构,并对其效率特性进行了分析,提出了复合电源的功率分配控制策略以及电池给超级电容充电策略,基于MATALAB/Simulink,建立了复合能量存储系统模型,并嵌入ADVISOR软件中,在城市道路循环UDDS工况下进行了仿真研究。仿真结果表明,通过采用该复合电源控制策略,可以充分发挥超级电容和蓄电池各自的优点,改善整车储能系统的存储效率,提高制动能量的回收效率。     

基于变速趋近律全阶滑模观测器的异步电机无速度传感器控制

针对固定增益滑模观测器(FG-SMO)会导致异步电机(AM)无速度传感器控制系统的转速估计存在较大抖振和收敛速度慢等问题,提出一种变速趋近律的全阶滑模观测器(FOSMO),降低了系统的抖振,减少了转速收敛时间。所提观测器以电流误差为滑模面,设计了定子电流观测器和转子磁链观测器,并引入电流误差信息实现滑模增益的自适应调节。采用李雅普诺夫稳定性理论分析了所提观测器的稳定性,并推导得到转速估计自适应律。最后,在0.75 k W异步电机实验平台上对该算法进行验证。实验结果证明所提方法能够在中低速带额定负载稳定运行,具有良好的稳态性能以及快速的动态性能,且易于工程实现。     

混合动力电动公交汽车(HEB)再生制动的控制策略与性能仿真

分析了典型循环工况下城市公交汽车制动能量随制动减速度变化的分布规律,根据城市公交汽车车速变化大,制动频繁且制动强度较低的特点,提出了适合于混合动力电动公交汽车(HEB)的再生制动控制策略——低制动强度时优先采用再生制动,高强度时按比例复合再生制动与摩擦制动。这种控制策略既可保证低制动强度时制动能量的再生利用,又可保证制动效能和制动安全性的要求。针对EQ6110HEV混合动力电动汽车进行的再生制动性能仿真计算表明：不同循环工况下,采用这种再生制动控制策略的HEB均有较好的节能效果,可降低能耗10％～25％。     

基于发动机转矩与转速控制的AMT换挡策略研究

为了改善电控机械式自动变速器(automated mechanical transmission,AMT)的换挡品质,分析了影响其换挡品质的关键因素,提出了一种新的基于发动机转矩与转速控制的AMT换挡策略.该控制策略将换挡过程分为3个阶段,每个阶段都实现了发动机与离合器之间的联合控制,有利于提高AMT汽车的换挡品质.为验证该策略是否正确有效,基于MATLAB/Simulink软件平台建立了电控液动式AMT的仿真模型,并通过dSPACE实时仿真系统完成TCU的快速控制原型,进行了实车测试.仿真和实车测试结果都表明,基于发动机转矩与转速控制的AMT换挡策略能够有效提高AMT汽车换挡过程中的舒适度,改善换挡品质.     

基于TLESO/HLESO/RLESO的PMSM调速系统研究

为了提高永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor,PMSM）调速系统的抗扰动和噪声抑制能力,针对PMSM转速环设计了3种线性自抗扰控制器（linear active disturbance rejection control,LADRC）,即传统线性自抗扰控制器（traditional LADRC,TLADRC）、高阶线性自抗扰控制器（high-order LADRC,HLADRC）和降维线性自抗扰控制器（reduced-order LADRC,RLADRC）。各LADRC的区别在于线性扩张状态观测器（linear extended state observer,LESO）的不同,即传统线性扩张状态观测器（traditional LESO,TLESO）、高阶线性扩张状态观测器（high-order LESO,HLESO）和降维线性扩张状态观测器（reduced-order LESO,RLESO）。采用叠加原理对各LADRC控制转速环的稳定性进行了证明,同时对各LESO的收敛条件进行了分析。通过对各LESO的频域分析可得出：TLESO的相位滞后最大,其扰动估计能力最弱;HLESO在中高频段的幅值增益最大,其鲁棒性最差;RLESO相位滞后最小,扰动估计能力最强。最后,在MATLAB/Simulink环境下,对各LADRC控制的转速环进行仿真,仿真结果验证了频域分析的结论,即TLADRC在抗扰动时转速曲线有最大的转速降,HLADRC在抗扰动时转速曲线有振荡,而RLADRC同时具有优良的抗扰能力和抑制噪声能力。所得出的结论可为LADRC应用中LESO的选取提供有力的支持,为PMSM调速系统的优化设计提供理论依据。     

Speed controller design of direct torque control system for induction motors by using adaptive supervisory Fuzzy-CMAC

A model-free approach was used to develop an adaptive supervisory Fuzzy-cerebellar model articulation controller (ASFCMAC) for a direct torque control system for an induction motor without shaft encoder. The two parts of the ASFCMAC are a supervisory controller for limiting tracking error to a bounded range and a Fuzzy-cerebellar model articulation controller subsystem for learning and approximating system dynamics. The ASFCMAC parameters are tuned according to adaptive rules derived from Lyapunov stability theory. Simulations and experimental comparisons with adaptive Fuzzy-cerebellar model articulation controller, adaptive cerebellar model articulation controller, fuzzy logic control, and proportional–integral control show that the proposed ASFCMAC has a superior root mean square error in operation over a wide range of speeds.     

船舶发电机组转速神经网络模型参考自适应控制研究

将基于神经网络的模型参考自适应控制（NNMRAC）作为控制策略用于研究船舶发电机组的时变与非线性转速控制,以提高控制质量。研究中建立了船舶发电机组二阶传递函数模型,模型参考自适应控制的神经网络辨识器与控制器均采用多层前馈拓扑结构,网络训练采用量化共轭梯度反向传播优化学习算法。学习完成的神经网络模型参考自适应控制器与PID控制器并行作用于船舶发电机组,仿真数据表明船舶发电机组转速控制系统的调速快速性得到了提高、灵敏度得到了改善。     

基于车速反馈的AMT离合器起步接合控制

针对AMT系统离合器起步接合控制由于离合器磨损、工作温度变化、车辆载荷变化以及路况条件变化等造成的鲁棒性差问题,提出了基于车速反馈的AMT离合器起步接合控制方法,以车速作为离合器起步接合控制的目标.根据加速踏板的输入产生起步过程中的目标车速,实时检测车速的变化,采用模糊控制方法,根据实际车速与目标车速的偏差,动态调整离合器的接合速度和接合量,使实际车速跟踪目标车速平稳变化,提高了AMT离合器起步接合控制的鲁棒性.     

并联式混合动力电动汽车多模式能量管理策略与D2P实时仿真

针对并联式混合动力电动汽车的能量控制问题进行了研究,提出了一种多模式能量管理策略.建立了整车模型,以负载力矩、电池荷电状态(SOC)和车速作为控制依据设计了多个工作模式间的切换逻辑,将模式切换状态作为控制变量引入到力矩分配算法中,实现了多工况下对发动机与电机的优化控制.结合US06、UDDS和EUDC等工况进行了Simulink系统仿真,结果表明所提出的能量管理策略较传统功率跟随策略相比可以提高燃油经济性约1.91％,且对于不同的工况具有良好的普遍适用性;基于D2P系统构建了硬件在环仿真平台,采用真实的驾驶员输入设备和控制器进行实时仿真,进一步表明所提出的能量管理策略合理有效且算法具有良好的实时性.     

The synthetic control chart based on two sample variances for monitoring the covariance matrix

In this article, we propose a new statistic to control the covariance matrix of bivariate processes. This new statistic is based on the sample variances of the two quality characteristics, in short VMAX statistic. The points plotted on the chart correspond to the maximum of the values of these two variances. The reasons to consider the VMAX statistic instead of the generalized variance | S | are its faster detection of process changes and its better diagnostic feature, that is, with the VMAX statistic it is easier to identify the out‐of‐control variable. We study the synthetic chart based on the VMAX statistic. The proposed chart is always more efficient than the chart based on the generalized variance | S |. An example is presented to illustrate the application of the proposed chart. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于弹性负载的地震模拟试验控制策略

传统地震模拟试验控制方法多将试件假定为刚性负载。针对该控制方法在实际应用中精度差的缺点,提出一种基于弹性负载的地震模拟控制策略,通过分析弹性试件力学模型,合理设置内环伺服控制参数,实现各种负载下系统传递特性的近似统一。在此基础上,优化外环振动控制辨识方法。振动台系统能在无预试验步骤情况下获得较高地震波形复现精度。试验表明：该控制策略无需预试验,在优化的伺服控制参数下,能在首帧地震模拟试验中获得85%以上的输入输出信号时域相关系数;经数帧试验,通过对系统驱动信号进行更新,地震模拟输入输出信号时域相关系数能稳定在90%以上。