摘要：针对质子交换膜燃料电池阴极流量控制的问题,考虑到现有基于模型的控制方案对系统动力学的依赖性以及未建模动态对系统控制性能的影响,设计了一种新的基于数据驱动的无模型自适应控制方案。首先,采用非参数动态线性化技术得到阴极流量动态线性化数据模型,可实现对被控系统内部参数摄动和外部扰动的自适应性和鲁棒性。在该数据模型的基础上,设计了自适应二阶滑模控制器来改善系统的暂态品质和稳态精度。此外,在李雅普诺夫稳定性框架下证明了阴极流量系统在所提控制律驱动下进入到收敛的准滑动模态。最后,对于无模型自适应滑模算法中的参数,通过量子粒子群算法进行优化整定,多工况下验证了所提控制系统的有效性。

摘要：对于电机后置式及地面耦合式混合动力系统,在其换挡过程中,可以通过电机补偿动力中断,因此调节发动机转速与AMT变速箱转速匹配可以实现平顺的换挡过程。针对发动机调速特性引入基于定量反馈理论与史密斯预估器结合的控制方法。首先,在AMESim中搭建自然进气发动机高保真模型,并通过速度特性验证保证模型的合理性;其次,基于机理建立发动机线性模型,并且分段辨识得到参数的不确定范围,从而将非线性系统用具有参数不确定性的线性模型表示;然后,通过频域分析优化得到一组最佳的史密斯预估器模型,用以补偿发动机进气-扭矩过程不确定延迟;最后,结合史密斯预估器与定量反馈理论设计得到发动机调速SP-QFT鲁棒控制器,从而保证系统在参数不确定情况下的鲁棒稳定性及跟踪性能要求。仿真结果表明:所设计的SP-QFT控制器满足设计要求,相比于基本QFT控制器及PID控制器,有效提高了发动机速度调节的控制精度及响应速度。

摘要：针对尿素选择性催化还原(urea-SCR)系统氨覆盖率状态变量不可测量问题,在输入-状态稳定性理论(ISS)框架下设计了一款降维观测器。为保证观测器误差动态的鲁棒性,将温度、废气流量传感器测量等模型误差看作外部扰动,在ISS理论框架下进行了分析。为了提高观测器对噪声的鲁棒性并减少估计的静态误差,本文通过线性矩阵不等式(LMI)和凸优化得到了尽可能小的观测器增益。在enDYNA精确发动机模型的FTP75测试循环下进行了瞬态仿真,与普通的机理观测器对比表明,本文提出的降维观测器对外界干扰和参数不确定性具有更强的鲁棒性。

摘要：精确的活塞运动控制是实现自由活塞发动机(free piston engine,FPE)安全可靠运行的前提,本文的主要研究内容是带有约束的FPE活塞运动控制.根据活塞运动控制问题描述,建立了FPE面向控制的非线性离散模型;设计状态反馈控制器,通过控制循环喷油量使活塞运动位置跟踪期望值;针对电磁负载变化引起的活塞运动瞬态波动超出安全约束的问题,考虑闭环系统非线性隐式的特点,在不改变原状态反馈控制的框架下,提出基于牛顿迭代的Reference Governor来调节负载,保证系统运动满足安全约束.所提出的控制方法为带有约束FPE活塞运动控制提供解决方案的同时,扩展了Reference Governor算法在隐式系统的应用.通过MATLAB与AMESim联合仿真验证了控制方法的有效性.

摘要：为了实现板球系统高精度的轨迹跟踪目标,首先根据目标轨迹,利用微分平坦技术得到前馈控制量和目标状态量。然后,基于目标状态建立偏差系统,结合预测控制中的滚动优化思想设计了滚动线性二次型(LQR)控制器。最后,考虑到被控对象输入受限的情况,在变椭圆域约束的条件下优化控制系统性能,并通过本地管理接口(LMI)求解出控制器。仿真结果显示,在输入受限的情况下,板球系统具有良好的轨迹跟踪性能、稳态性能和鲁棒性能。

摘要：针对Urea-SCR状态反馈控制系统存在不可测状态变量的问题,首先,分析了SCR系统的化学反应机理,为了描述SCR系统的分布参数特性,给出了包含上游-下游(主-从)两个单元的SCR系统双核动力学模型;其次,利用Urea-SCR系统下游氨浓度及氮氧化物浓度的测量值,设计了非线性降维观测器估计上游氨浓度、上下氨覆盖率等不可测的状态变量,同时在Lyapunov稳定性框架下,分析了观测器的稳定性,并据此给出了保证观测器稳定的观测器增益的取值范围;最后,在发动机动力学仿真软件enDYNA中,通过FTP75循环测试工况仿真测试,验证了该方法的有效性。

摘要：针对冷却系统组件为电子风扇和机械水泵的汽油发动机的水温控制要求,建立面向控制的冷却系统传热动力学模型,并提出水温的非线性控制方法.根据传热学原理建立燃烧室对壁面的加热功率精确模型,据此获得较为精确的传热动力学模型;将动力学模型简化为对控制变量具有仿射形式的非线性模型,并设计扩张状态观测器补偿建模误差,进而获得相对简单且精度较高的面向控制器设计的模型;在Lyapunov稳定性框架下设计状态反馈控制器,引入非线性史密斯预估器补偿系统延迟,并在输入到状态稳定性框架下证明闭环误差系统的鲁棒性.仿真结果表明:所提控制系统具有良好的水温跟踪效果,在瞬态工况下水温波动小于0.5 K,且在模型失配扰动下具有较好的鲁棒性.

摘要：一套消防水稳压系统的合理选择和设计是和平台的实际情况密切相关的,该文列举了目前海上石油平台常用的两种系统稳压方式。根据作者多年在海上石油平台消防水系统设计方面的经验,重点阐述了"泵+罐稳压"这种运用较多的稳压方式的设计理念,为选择和设计消防水稳压系统提供借鉴。

摘要：为了降低触摸屏控制电路的功耗,本文提出了一种低功耗逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)。对该SAR ADC所采用的电容阵列数模转换器(DAC)、比较器和逐次逼近寄存器等进行了研究与设计。首先,基于两级并串耦合电容设计电容阵列DAC结构,并设计配套的参考电平转换方案。接着,设计两级全动态比较器,并分析比较器的工作原理。然后,基于动态逻辑设计低功耗低误码逐次逼近寄存器。最后,基于180nm CMOS工艺,在1V电源电压,200kHz采样频率和96.243kHz输入频率条件下对SAR ADC进行了仿真。仿真结果表明:积分非线性误差(INL)和微分非线性误差(DNL)分别为0.222/-0.203LSB和0.231/-0.184LSB,无杂散动态范围(SFDR)为76.56dB,信噪失真比(SNDR)为61.50dB,有效位(ENOB)为9.92位,功耗为0.464μW,品质因素(FOM)值为2.4fJ/Conv.-step。本文设计的低功耗SAR ADC满足触摸屏控制电路应用要求。

摘要：针对差错信道下视频信源的不等差错保护问题,设计一个新的信道码码率分配策略,对一个图片组中不同位置的帧给予不同强度的保护。该策略考虑了视频信源的误码扩散问题,分析了差错掩盖方法与信道失真计算的关系,通过在编码端有效估计信道差错所引入的失真并建立最优码率分配问题,利用遗传算法快速得到最优的信道码码率分配方案。实验采用H.264视频编码标准,结果证明该策略能较好地提升视频传输系统性能。