自主飞行时三角转子发动机转速的鲁棒性控制

无人机自主飞行时,为了稳定由于三角转子发动机在进气压强变化、负载扰动时引起的转速波动,提出了基于进气量调节的自适应模糊控制方法.该方法以转速偏差和相邻转速差为控制的输入、以节气门开度调节量为控制的输出,通过调节节气门开度来调整进气量,进而依据空燃比匹配喷油量来控制转速.最后在发动机台架上对208 cm3排量的三角转子发动机进行试验,试验的目标转速为4 500 r/min,当进气压强降低6 kPa,节气门开度自适应增加2.7 °CA,整个试验过程中转速一直稳定运行在4 500 r/min左右,发动机转速鲁棒性强.     

基于扰动观测器的微网逆变器鲁棒H∞控制策略

为抑制微网逆变器在孤岛模式下运行存在的内部参数摄动和负载扰动,文章提出了一种基于扰动观测器的鲁棒H∞控制策略。基于所建立的逆变器多参数摄动模型,利用内模原理和小增益定理设计电压环鲁棒H∞控制器;采用扰动观测器对负载投切时所产生的负载电流扰动进行观测和补偿,以提高系统的动态特性。采用2 kW实验样机对所提出的控制策略进行验证。实验结果表明,该控制策略不仅能有效抑制逆变器工作时的内部参数摄动和负载扰动,提高微网逆变器的鲁棒性能,而且在负载切换时具有快速的动态响应。     

车用汽油机过渡工况空燃比的神经网络控制研究

针对车用汽油机过渡工况空燃比难于精确控制的特点,提出了一种空燃比的神经网络复合控制策略。控制系统通过神经网络控制和常规PI控制实现前馈反馈控制,常规PI控制器利用氧传感器信号实现反馈控制,保证系统的稳定性,且抑制扰动;神经网络控制实现前馈控制,提高控制系统过渡工况时的响应能力。神经网络采用径向基神经网络,其输入为影响汽油机进气量的两个主要因素发动机转速与节气门开度。通过在线学习常规PI控制输出,使系统的总控制输出由神经网络产生,系统具有较高的自适应功能,有效避免目前过渡工况空燃比控制需进行大量标定的不足。仿真结果表明该控制方法是有效的。     

电子节气门滑膜变结构控制硬件在环仿真的试验研究

运用滑膜变结构控制原理设计了电子节气门的滑膜变结构控制器。利用电子节气门、发动机信号发生器、标定软件和油门踏板搭建了电子节气门硬件在环仿真平台,对滑膜变结构控制器控制效果进行了测试。结果表明：平台能够产生各种发动机传感器信号,ECU与标定软件、信号发生器通信畅通,可以静态的模拟发动机工况,满足硬件在环测试的功能要求。采用滑膜变结构控制,能很好地克服系统中的非线性及扰动,具有迅速的瞬态特性和良好的稳态特性。     

基于变论域模糊控制的VSG自适应控制策略

针对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)控制在负载扰动或电网频率波动下引起的有功功率与输出频率振荡问题,结合变论域思想提出一种VSG改进模糊自适应控制策略。首先,建立VSG有功-频率环小信号模型,分析虚拟惯量与阻尼系数对系统暂态过程的影响,为参数选取提供依据。其次,依据功角特性曲线确定参数与输出频率间的变化关系,以此为基础设计模糊控制器动态调节虚拟惯量与阻尼系数。之后,通过添加伸缩因子模糊控制器完成模糊论域的动态整定,其与增加模糊规则等效,可提高控制精度。最后,在Matlab/Simulink中搭建单机VSG模型,对几种自适应控制进行仿真对比,结果表明所提出的控制策略在抑制功率和频率超调及降低调节时间方面表现更加优异,验证了该控制策略的有效性和优越性。     

以自整定PID为核心算法的电子节气门系统的研制

提出了在电子节气门控制器中,应用自整定PID算法提高跟踪响应性;选用国产节气门电机,根据传动动力要求设计了节气门内部齿轮传动机构;选用光电编码器代替原有的接触电阻为位置反馈信号。通过仿真试验证明:油门踏板信号与节气门位置信号从踏入到回收整个过程匹配良好。通过内燃机台架试验证明:匹配所设计的电子节气门后,整体功率变化不大;低工况下的扭矩和燃油消耗率都得到改善;3种主要汽车排放物都得到不同程度的降低,但降低的趋势与工况有着较大的关系。     

增压柴油机EGR阶跃工况瞬态响应特性仿真分析

建立了带EGR回路的增压柴油机瞬态仿真平台并验证了准确性.为了缩短EGR阶跃工况的响应时间,进行了EGR阀开度阶跃时间、开阀特性、目标EGR率等影响因素的不同控制策略的对比.结果表明,缩短EGR阀开度阶跃时间,采用“上抛型”开阀控制策略,可改善EGR流量等参数的瞬态响应特性,但会造成转矩波动增加.为减少转矩波动,提出了...     

基于非线性滤波环节的新型鲁棒PID控制策略的研究

将非线性滤波环节与传统的PID控制策略相结合,提出了一种基于非线性滤波环节的新型鲁棒PID控制策略,从频率特性角度分析了利用该控制策略提高过程控制系统鲁棒性的机理,进行了阶跃扰动和方波扰动下过程控制系统响应特性的仿真试验,采用该控制策略对某电厂过热汽温调节系统进行了优化.结果表明:该新型PID控制策略能够在提高系统响应速度的同时增强系统的稳定性,进一步提升了传统PID控制策略的鲁棒性,可获得更为优良的控制品质.     

基于复合控制的三电平逆变器驱动PMSM的MPTC

针对三电平逆变器驱动永磁同步电机(PMSM)系统,提出基于复合控制的模型预测转矩控制策略(MPTC)。为减小转矩和磁链脉动,提高系统的控制性能,给出系统的MPTC方法。为克服扰动负载转矩的影响、增强系统的鲁棒性,分别设计负载扰动扩展观测器和基于幂函数的滑模转速调节器,在此基础上构造出复合控制器。通过对比基于PI转速调节器的三电平逆变器驱动系统与基于复合控制的三电平逆变器驱动系统,所提出的基于扰动负载观测器与改进滑模趋近律的复合控制策略能使PMSM稳定高效运行,并减小转矩脉动和三相定子电阻电流的THD值。仿真结果验证该方法控制的电机系统可稳定运行,进而验证该策略的正确性和有效性。     

减小风力机1P气动载荷和3P气动转矩脉动的独立变桨距控制策略研究

为研究风切变和塔影效应对三叶片风力机气动载荷、气动转矩以及输出功率的影响,根据风切变和塔影效应的风速模型,引入等效风速模型,推导分析风力机1P(P为风轮旋转频率)气动载荷和3P气动转矩脉动的形成机理,并基于GH Bladed仿真平台验证这2种脉动的存在性。为减小这2种脉动对风力机产生的影响,基于变桨控制,设计带通滤波器过滤出风力机输出功率的3P脉动分量,并结合方位角信号将其转换为每支叶片的桨距角调节信号,与统一变桨控制的桨距角参考信号叠加,实现基于输出功率和方位角联合反馈的独立变桨距控制。仿真结果表明,所提独立变桨距控制策略不仅能有效缓解风力机1P叶根挥舞载荷脉动,还能明显减小气动转矩和输出功率的3P分量,从而在减小风轮疲劳载荷的同时提高风电机组输出电能质量。     

基于模糊逻辑的混合动力汽车节气门快速控制原型

分析了混合动力汽车多能源动力总成控制系统对汽油机节气门的响应要求及电子节气门系统的研发现状,提出了基于模糊逻辑的电子节气门PWM控制算法,并以英飞凌TLE6209R芯片为核心设计了电子节气门的电路硬件部分.在此基础上,建立了电子节气门直流电机控制系统的仿真模型.采用dSPACE快速控制原型系统,完成了被控电子节气门不同工况下的实时仿真.仿真结果验证了控制算法及控制系统的有效性,为产品级的电子节气门控制器的开发提供依据.     

风电交直流通道互联电力系统暂态稳定线性变参数鲁棒反馈控制

针对交直流系统中影响暂态稳定电磁转矩和机械转矩平衡控制问题变参数特性,结合大规模风电功率的不确定性,提出了将直流通道功率控制与互联系统内机械功率作为控制目标的互联系统暂态稳定的线性变参数鲁棒反馈控制方法,以提高经交直流风电通道互联的系统的暂态稳定性。针对互联系统暂态过程的强非线性特性,建立了线性变参数模型;根据暂态过程系统出现的功率差额和风电出力不确定度,将系统暂态过程设计为变参数的线性化模型。对线性变参数模型设计H∞鲁棒输出反馈控制器及其在线求解算法。根据线性变参数设计点和鲁棒控制器,提出了互联系统暂态稳定控制策略拓扑及传递函数。应用交直流联络线互联形成的4个等值电网互联系统进行数字仿真,结果表明,文章所提出线性变参数鲁棒反馈控制模型,具有较好的响应特性和暂态稳定控制效果。     

基于双闭环策略的光伏并网逆变器鲁棒H_∞控制

光伏并网系统中,为了抑制逆变器参数不确定和外界干扰对输出电能的影响,提出了鲁棒双闭环控制策略。首先设计电压环线性化自抗扰鲁棒控制器,以稳定直流侧母线电压;其次建立系统电流环的广义参数不确定模型,并利用LMI设计了电流环鲁棒H∞控制器,实现对逆变器有功电流和无功电流的精确控制。通过仿真与传统PI控制方法进行比较,验证了该控制策略可以有效地消除模型不确定因素和外界扰动对系统输出性能的影响,增强光伏并网系统的鲁棒稳定性。     

汽油机进气动态特性建模与仿真研究

从汽油机实际工作过程出发,运用平均值建模方法构建了汽油机进气管内空气动态特性模型,并基于稳态试验数据对模型待定参数进行了辨识。通过引入转速修正项对模型结构进行了修正,特别是对节气门处空气质量流量的饱和非线性特性进行了补偿,解决了原节气门处空气质量流量子模型在较大节气门开度下误差较大的问题。台架试验和计算机仿真对比结果显示,在稳态工况下,进气压力模型仿真与实测值的最大相对误差不超过±2%,在节气门阶跃的瞬态工况下,最大误差不超过±3%。相关模型可直接用于基于模型的进气口空气流量预测、空燃比控制器设计,也可作为汽油机模型的一部分,为空燃比控制策略软硬件在环仿真提供条件。     

增程式电动汽车车速鲁棒自适应跟踪控制

针对增程式电动汽车行驶时因不确定性路面扰动导致车速出现波动的问题,设计自适应鲁棒车速跟踪控制器,使汽车跟踪理想车速,通过Matlab/Simulink仿真软件验证所设计自适应控制器算法的有效性。仿真结果表明,该控制器可以自适应调节控制增益,对路面环境未知扰动的不确定性具有良好鲁棒性。研究成果可为增程式电动汽车的车速跟踪控制设计提供参考。     

一种混合式光伏逆变器反孤岛策略

逆变输出同本地消纳功率平衡时,被动式反孤岛策略会出现非检测区,而主动式反孤岛策略对电能质量有影响。文章提出一种基于过欠电压/频率和功率扰动相联合的混合式光伏逆变器反孤岛策略,该控制策略是将逆变器输出功率与负载功率进行比较,得到控制信号,进而在孤岛发生时根据不同工况在两种检测方法中切换。建立了光伏逆变器孤岛检测仿真模型,仿真结果表明,文章反孤岛策略具有无检测盲区、产生谐波小等优点。     

基于多级闭环的电控EGR控制策略的研究

以降低NOx排放为目标,对柴油机的废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)控制展开研究。首先根据柴油机的结构特点设计了带冷却的电控高压回路EGR系统,以空气流量和EGR阀开度作为反馈信号,采用膜片-推杆执行机构及电子节气门节流辅助控制,提高EGR系统的响应速度;然后基于上述拟定系统设计了基于进气流量和位置开度的EGR多级闭环控制算法,实现整车全工况EGR的闭环控制,提高EGR的控制精度及控制一致性;最后在柴油机台架上对EGR多级闭环控制策略进行了验证。研究结果表明:该控制策略可实现理想的响应性和一致性控制效果,满足柴油机性能和排放的开发要求。     

基于AD5435的电子节气门快速原型控制

电子节气门已经成为汽油发动机的标准部件,可用于扭矩导向的发动机管理系统、怠速控制以及汽油混合动力控制。AD5435是一套与Matlab/Simulink无缝连接,具有高速计算能力的实时控制仿真系统,基于AD5435快速控制原型功能构建电子节气门控制硬软件系统,分析电子节气门响应特性,辨识系统参数,提出并验证控制算法。为了精确控制节气门开度,采用模糊PID算法,试验表明该控制算法下节气门响应快,无超调,稳态误差小。     

航空活塞式发动机瞬态空燃比控制与实验研究

针对航空活塞式直喷发动机瞬态空燃比难以精确控制、动态超调大等问题,采用PID神经网络控制策略对发动机瞬态工况空燃比进行控制.PID神经网络用于瞬态空燃比控制具有易于实现、较强自适应能力等优点.该策略包含前馈控制和反馈控制,并由前馈控制确定基本喷油量,PID神经网络作为反馈控制,实现瞬态工况的燃油补偿.在一台航空活塞式单缸机上进行了发动机瞬态空燃比控制实验,结果表明,瞬态工况下,相比于PID控制,PID神经网络控制下的过量空气系数超调量可以减小25%左右;节气门开度在5%~30%,之间以不同开度变化速率变化时,PID神经网络也能实现良好的控制效果.     

车用汽油机过渡工况空燃比的先进控制策略

详细论述了国内外汽油机过渡工况空燃比的滑模控制、自适应控制、模糊控制、神经网络控制的结构，分析了各种控制方法的优点和局限性。提出了一种基于信息融合的汽油机过渡工况空燃比控制策略，该方法同时监测汽油机节气门变化过程中节气门位置、进气流量、发动机瞬时转速和进气管内压力等动态参数及其变化率等信息，并进行信息融合处理，导出反映汽油机过渡工况空燃比的有效特征信息，减小过渡工况时油膜及氧传感器对空燃比控制的影响，实现过渡工况空燃比的精确控制。