基于自抗扰控制器的变风量空调解耦控制

变风量空调是一个多输入多输出的系统,由于具有多个回路,各个回路之间相互影响,具有强耦合、非线性和大时滞等特点。常规PID控制存在稳定性与精确性的矛盾。文中根据自抗扰控制原理,分析了变风量空调系统的耦合关系,通过扩张状态观测器实现对系统总扰动的估计和补偿,实现解耦控制。文中将其用于变风量空调末端的主回路温度控制系统。仿真实验结果表明,与PID控制相比,自抗扰控制器的超调量、时滞等得到了明显改善。     

基于自抗扰控制器的变风量空调解耦控制

变风量空调是一个多输入多输出的系统,由于具有多个回路,各个回路之间相互影响,具有强耦合、非线性和大时滞等特点.常规PID控制存在稳定性与精确性的矛盾.文中根据自抗扰控制原理,分析了变风量空调系统的耦合关系,通过扩张状态观测器实现对系统总扰动的估计和补偿,实现解耦控制.文中将其用于变风量空调末端的主回路温度控制系统.仿真实验结果表明,与PID控制相比,自抗扰控制器的超调量、时滞等得到了明显改善.     

基于神经网络的VAV空调系统多区域解耦控制

分析变风量空调系统多区域运行时的耦合关系,针对变风量空调参数多变、强耦合的特点,提出了一种改进的误差反向传播算法的神经网络分散解耦控制方法,对送风量-室内温度进行解耦;然后采用基于BP神经网络的PID控制方法对解耦后的2个近似独立的单输入单输出系统进行控制。仿真结果表明,神经网络分散解耦算法具有很强的自学习功能和自适应解耦能力,控制系统响应快,稳态误差小,有效提高变风量空调系统的控制精度及性能指标。     

多变量系统辨识及其PID解耦控制的研究

现代工业过程中面临越来越多的结构复杂的多变量系统,传统的单变量PID控制方法已无法满足要求,为了解决多变量系统的控制问题,以两输入两输出系统为例,提出一种基于阶跃响应的多变量频域模型辨识方法,并将此种方法与对角矩阵解耦控制方法相结合应用于多变量PID控制系统中.最后对滞后环节近似部分和对角矩阵解耦方法进行仿真验证.结果表明该方法能够更好的控制系统变量,误差减小50%以上.     

薄膜厚度系统的类前馈解耦PID控制

薄膜厚度控制系统是一个复杂的多变量耦合系统。利用相对增益矩阵对其进行了耦合性分析,并采用多变量类前馈解耦与PID控制相结合的方法,实现了系统的完全动态解耦控制。仿真结果表明,本解耦控制具有不改变主控制通道特性、控制效果好的优点,具有较大的应用价值。     

一种高精度加速度计数字采集电路设计

针对高精度惯性导航装置的需求,设计了一种高精度加速度计数字采集电路。电路采用单恒流源技术降低了电路功耗,采用温度补偿技术提高电路性能,采用FPGA数字集成技术提升电路可靠性。通过对电路的稳定性、线性度、对称性、温度特性等指标的测试,电路稳定性不大于6×10^-6,线性度和对称性均不大于15×10^-6,温度系数小于0.5×10^-6/℃,该电路性能良好,可满足高精度惯性导航装置工程应用需求。     

基于腔损耗扫描寻优的光腔衰荡高反射率测量

针对目前腔失调参数与腔损耗之间的映射关系并不明确，调腔过程中腔相对失调量亦不明晰等问题，提出一种基于腔失调参数扫描的腔损耗寻优调腔方法。该方法通过腔镜倾斜调节量的扫描寻优，以光腔衰荡时间为判据寻找初始腔和测试腔相对失调优化的腔状态。实验结果表明：通过该方法，对同一高反射率待测样片6次实验测量结果的测量重复性精度相比传统方法由1.26×10^-4提高到约9.83×10^-6，测量重复性峰谷值由3.25×10^-4提高到2.7×10^-5，测量结果更稳定，表明该方法能获得腔参数相对失调更小的调腔状态，为在初始腔反射率较低的光腔衰荡测量系统中抑制衰荡腔相对失调提供了一种解决方案。     

基于电流体动力学喷印法的胶体量子点MEMS气体传感器性能

针对传统的成膜工艺无法实现在百微米级并且结构悬空的微电子机械系统(MEMS)基板上实现气敏薄膜制备的问题,利用电流体动力学(EHD)喷印技术结合氧化钨(WO₃)胶体量子点进行气敏薄膜的无掩模沉积。考虑MEMS基板对沉积精度和工艺条件要求较高,因此首先基于EHD理论建立EHD喷印的数值模型,模拟锥射流形成过程以及电压、油墨属性等因素对锥射流稳定性的影响,并采用实验进行对比分析,验证仿真的有效性并制备出符合喷印的墨水,后采用EHD喷印制备MEMS气体传感器。实验结果表明,利用EHD喷印方法制备的WO₃气体传感器的薄膜致密均匀,在150℃下功耗仅20 mW,对体积分数5×10^-6 NO₂的响应值约为10,能实现体积分数5×10^-7～1×10^-5的NO₂检测,检测下限低至1.6×10^-7,具有优异的气敏性能。     

板形板厚自适应模糊PID解耦控制

带钢冷轧过程中,板形控制和板厚控制之间存在着很强的耦合关系,互相影响对方的调节效果。针对这一复杂、多变量耦合的非线性系统,建立了板形板厚综合系统数学模型,并提出应用前馈补偿解耦方法和一种增益调整型自适应模糊PID控制方法对板形板厚综合系统进行解耦控制。仿真结果表明,该解耦控制方法比传统解耦PID控制方法解耦效果好、响应速度快、自适应跟随能力强,有效地提高了板形板厚的控制精度。     

633nm内腔式He-Ne激光器热-频率特性研究

研究了在-20～40℃环境温度下633nm内腔式He-Ne激光管的自由运转特性,设计了激光器系统的预热和稳频控制方案,实现了633nm内腔式He-Ne激光器的频率稳定。当室温约为24℃时,锁定后的热稳频激光器与高精度碘稳定激光器的拍频结果显示,3h内频率的相对标准不确定度为u=6.4×10^-9,阿伦方差为7.0×10^-11（采样时间τ=1s）,3个月内的频率复现性优于4.6×10^-9。研究了在-20～40℃范围内不同环境温度下锁定后输出激光的频率漂移规律,实验结果显示,稳频后激光输出频率随环境温度的漂移量约为293kHz/℃,与采用压力估算模型计算得到的漂移值268kHz/℃相一致。因此,当激光器工作在一个较大的温度范围内时,可以通过插值校准来获得更准确的参考输出频率。     

一种低温度漂移曲率补偿带隙基准源设计

针对传统带隙基准源无法补偿高阶温度项导致温度系数较差的问题,提出了一种高阶曲率补偿电路。电路利用VBE线性补偿原理,使用特定的电路结构产生与双极型晶体管基极-发射极电压开口曲率相反方向的补偿电压,达到降低基准电压高阶温度项的目的。电路基于SMIC 0.18μm工艺进行流片验证,测试结果表明,温度由-40℃变化到125℃时,使用曲率补偿后带隙基准电压的温度系数由14.3×10^-6/℃降低到了3.18×10^-6/℃。     

基于Dahlin算法变风量空调自校正PID控制

变风量空调具有时变、延时、非线性等特点,在此类系统中传统的PID控制算法难以取得最佳的控制效果.基于广义预测自校正的控制算法,控制精度高,具有较强的跟踪性能,但是以增大的计算量和频繁的调节系统参数为代价的.文中提出一种基于改进的Dahlin参数整定方法的自校正PID控制器,该算法在理论建模的基础上,采用在线的带遗忘因子最小二乘法,实现传递函数的参数估计,建立了系统PID参数之间的关系式,实现变风量空调系统的末端控制.算法仿真运算及实验表明,与传统PID及广义预测自校正控制方法相比,文中方法控制精度高于传统PID,同时计算复杂度低于通常广义预测自校正控制.     

基于Dahlin算法变风量空调自校正PID控制

变风量空调具有时变、延时、非线性等特点,在此类系统中传统的PID控制算法难以取得最佳的控制效果。基于广义预测自校正的控制算法,控制精度高,具有较强的跟踪性能,但是以增大的计算量和频繁的调节系统参数为代价的。文中提出一种基于改进的Dahlin参数整定方法的自校正PID控制器,该算法在理论建模的基础上,采用在线的带遗忘因子最小二乘法,实现传递函数的参数估计,建立了系统PID参数之间的关系式,实现变风量空调系统的末端控制。算法仿真运算及实验表明,与传统PID及广义预测自校正控制方法相比,文中方法控制精度高于传统PID,同时计算复杂度低于通常广义预测自校正控制。     

一种基于广义回归神经网络的微波功率器件X参数建模方法

为了解决微波功率器件大信号参数提取复杂的问题,提出了一种基于广义回归神经网络(GRNN)对微波功率器件进行建模的方法。与此同时,采用双隐藏层BP神经网络进行建模。为了验证两种模型的建模效果,采用谐波平衡实验得到预测数据与期望数据的三次谐波及其模值。最后通过对比得出,双隐藏层BP神经网络模型的三次谐波误差分别为5.287,3.320和4.483 dBm。GRNN模型的三次谐波误差分别为0.130,0.001和1.235 dBm。此外,双隐藏层BP神经网络模型的三次谐波模值误差分别为0.003,0.521×10^-4和0.683×10^-6。GRNN模型的三次谐波模值误差分别为0.001,0.235×10^-4和0.304×10^-6。通过以上实验证明了所提出的GRNN模型可以有效地对GaN高电子迁移率晶体管进行大信号建模。     

一种基于对角递归神经网络的PID解耦控制器

在PID多变量解耦控制的基础上,设计了一种基于对角递归神经网络的PID解耦控制器。基于对角递归神经网络构造了PID控制器,并把几个PID控制器平行采用作为解耦控制器,以同时实现解耦和控制功能。通过对2输入2输出非线性耦合对象进行计算机仿真结果表明,该控制器对多变量非线性系统解耦控制效果很好。     

多光丝耦合诱导击穿光谱土壤微量元素检测

检测灵敏度是衡量一项检测技术的重要参数。为了提高激光诱导击穿光谱技术(LIBS)的检测灵敏度，搭建了三光丝耦合诱导击穿光谱(TIBS)系统，对土壤中的微量铬元素进行检测，并将检测结果与等离子体光栅诱导击穿光谱(GIBS)系统、光丝诱导击穿光谱(FIBS)系统进行对比。TIBS系统的谱线信号强度比GIBS系统增强了2倍，比FIBS系统增强了7～11倍。研究了FIBS、GIBS、TIBS系统的谱线强度随样品位置的变化，发现TIBS系统的激发稳定性与GIBS系统相近。此外，在对土壤中重金属铬的定量研究中，发现FIBS、GIBS、TIBS系统对土壤中铬元素的检出限分别为22.18×10^-6、8.68×10^-6、5.06×10^-6。TIBS系统相较于GIBS系统能进一步提高检测灵敏度。     

用于原子干涉重力仪的小型频率合成器设计与实现

在原子干涉重力实验中,拉曼激光制备常采用光学锁相环方法,即先将主从激光器拍频信号与6.8 GHz微波信号源进行混频,再与直接数字频率合成信号发生器进行鉴频鉴相,得到的反馈信号用以控制激光器实现低噪声拉曼光输出,而拉曼光相噪将直接影响原子干涉重力仪的灵敏度。本设计采用STM32F103C8T6单片机对LMX2594数字锁相环芯片进行编程控制,通过锁相环频率合成技术,最终获得6.8 GHz的微波信号源。测试结果表明,该微波信号源相位噪声分别为-65.2 dB@1 Hz、-95.3 dB@1 kHz,频率稳定度为2.72×10^-11@1 s,输出功率大于10 dBm。在脉冲间隔时间为100 ms时,信号源对原子干涉重力仪灵敏度的影响为8×10^-8 m/s²/Hz^1/2,分辨率影响为2×10^-8 m/s²@600 s,具有频率稳定度高、相位噪声低等优点,可以满足原子干涉重力实验。     

温、湿度解耦在变露点控制中的应用研究

针对空调系统变露点控制方法中温、湿度之间的耦合作用,提出一种温、湿度解耦控制方案。该方案通过引入绝对湿度作为中间变量来控制机器露点,将温、湿度耦合系统进行解耦。采用机理分析和试验数据分析相结合的方法,建立了两输入两输出的传递函数模型,设计前馈补偿和PID控制相结合的控制系统。MATLAB仿真结果表明该方法的控制效果较好,为温、湿度控制提供了一种行之有效的方法。     

仿真研究下一代钙钛矿基辐照探测器

近年来,金属卤化物钙钛矿材料因其强大的X射线吸收能力、高灵敏度和低制备成本而受到广泛关注^[1]。本文基于二维漂移-扩散方程,模拟了铯银铋溴(Cs₂AgBiBr₆)钙钛矿基探测器的辐照响应特性。根据仿真结果显示,钙钛矿(Cs₂AgBiBr₆)基、硅(Si)基和非晶硒(α-Se)基的探测器之光电流依次可达8.1×10^-3、1.1×10^-3和5.7×10^-5A。此外,钙钛矿基和非晶硒基探测器的光暗电流比(PDR)分别为9759和140000,远高于硅器件的水平。综合考虑成本及器件性能,Cs₂AgBiBr₆钙钛矿是有竞争力的新型辐照探测器有源层材料。     

低温漂薄膜体声波谐振器研究

该文介绍了一种基于空腔结构的温度补偿型薄膜体声波谐振器(TC-FBAR)。通过在压电层上方生长SiO₂温度补偿层,实现谐振器的低温漂。未采用温度补偿的薄膜体声波谐振器,其频率温度系数约为-25×10^-6/℃。通过适当的膜层结构设计,可使其频率温度系数在±3×10^-6/℃。结果表明,由于温度补偿层的增加,导致器件总体压电效应降低,使谐振器的有效机电耦合系数降低。低温漂谐振器的实现,为窄带低温漂滤波器的研制提供了有效的设计和工艺技术支撑。