摘要：高速永磁同步电机驱动系统具有电磁时间常数小、高速区载波比低的特征,加剧了电流纹波,影响系统效率、振动噪声和电磁干扰。为降低高速永磁同步电机的电流纹波,基于SiC-MOSFET/Si-IGBT混合型逆变器设计了一种改进型低损耗空间矢量调制算法。首先,通过调整零电压矢量的生成方式和各功率器件的开关动作时序,将大部分开关动作转移至低损耗的SiC-MOSFET中,并为高损耗的Si-IGBT提供零电压开关条件,降低了逆变器损耗,提高了驱动系统的效率和可用开关频率,逆变器开关频率的提高有效降低了电机电流纹波。其次,对该算法作用时的电流纹波特性进行深入分析,在此基础上提出一种变开关频率模式的最优交轴电流纹波峰值调制算法以优化交轴电流纹波性能。然后,根据预测的交轴电流纹波峰值实时调整载波频率,通过削峰填谷的方式对交轴电流纹波进行平均,在不增加开关损耗的条件下,分散开关能量、降低转矩脉动、改善振动噪声和电磁兼容性能。所提方案的优势在于:较于传统型逆变器,逆变器开关损耗降低、效率提高,可进一步提升开关频率以改善电流纹波;较于传统空间矢量调制算法,改进了电压矢量的生成方式,并利用载波频率这一新增自由度分散能量,降低了交轴电流纹波。最后,通过仿真与实验对所提出算法的有效性进行了验证。

摘要：为了飞行控制方案便于在计算机上实现,针对具有外部干扰和执行器加性故障的四旋翼无人机(UAV)角度运动方程,给出一种基于干扰观测器的离散时间跟踪控制方案。通过设计离散时间干扰观测器抑制外部干扰和执行器故障的不利影响,并结合干扰观测器设计离散时间控制器。通过数值仿真验证了基于干扰观测器的离散时间容错控制方案的有效性。仿真结果表明,设计的离散控制器能够保证外部干扰和执行器故障综合作用下的四旋翼UAV系统跟踪控制性能。

摘要：为了有效分析微循环中血细胞的运动,利用血管中心线生成ST图,通过提取ST图中的轨迹,实现对血细胞的自动跟踪与测量.首先,设计出多尺度的方向滤波器,对ST图进行增强预处理;然后,在分析增强图像的概率密度分布函数和方向角度的基础上,设计了噪声滤波函数和方向滤波函数以提取细胞轨迹;最后,对提取的轨迹细化并计算其方向,实现对细胞的跟踪和流速测量.分别对人体微循环中的红细胞和白细胞进行跟踪与测量,跟踪的正确率达到96.5%以上,误差率小于1%.将流速测量结果与人工测量结果相比较,平均相关系数为0.98,高于现有的测量方法,表明该方法能更有效地分析和测量微循环中血细胞的运动.

摘要：针对直升机机动飞行过程中存在的输入饱和问题,提出了一种基于参数依赖Lyapunov的状态反馈控制方法。首先根据直升机非线性模型建立纵向线性变参数(linear parameter varying,LPV)模型,并采用逆仿真数值分析方法对悬停机动科目进行轨迹建模。基于吸引域与不变集理论,利用参数化线性矩阵不等式(parameterized linear matrix inequalities,PLMI),分析闭环系统的稳定条件。利用松弛变量技术将控制器PLMI条件转化为易于求解的线性矩阵不等式(linear matrix inequalities,LMI)条件,求解悬停机动轨迹跟踪控制律。仿真结果表明了所提模型和控制方法的可行性和有效性。

摘要：针对现有的移动机器人跟随算法存在精度未达到实际使用要求的问题,设计了基于UWB的无人车自动跟随系统,并进行了实验研究。该系统将3个UWB基站布置在无人车上,通过无线通信与无人车跟随的目标上所携带的UWB标签进行数据传输,利用双向飞行时间法得到各基站与标签的距离;同时,UWB主基站将各基站与标签的距离通过串口发送到单片机,单片机通过三边定位算法得到跟随目标的位置。为实现无人车能够依据固定距离跟随目标运动,将无人车和跟随目标之间的距离作为位置式PID的输入信号,控制无人车的驱动电动机与转向舵机,通过调节不同PID参数改变无人车的运动,实现无人车对目标的自动跟随。实验结果表明,基于UWB的自动跟随无人车能够较好地跟随目标。

摘要：针对含有外部扰动和执行器故障的一类航天器姿态控制系统,本文提出基于迭代学习观测器的主动容错控制方案.首先,建立了含有外部扰动和执行器故障的航天器姿态控制系统的运动学和动力学模型.其次,为了提高观测器的故障估计精度,在传统迭代学习观测器设计基础上引入上一时刻状态估计误差信息,文章提出一种改进型学习估计算法.进一步,基于滑模控制和指定时间稳定理论,利用学习观测器的故障估计信息设计指定时间主动容错控制器.与现有的航天器主动容错控制方案相比,本文所提出的算法的优势在于可以使故障系统的姿态能在指定时间跟踪上指令信号.基于Lyapunov方法,本文从理论上证明了改进型学习观测器和姿态容错控制系统的稳定性.最后,通过数值仿真,说明了所提容错控制方案的有效性和可行性.

摘要：高速永磁同步发电机(HSPMSG)系统采用传统PI控制,负载突变时存在输出电压波动大、响应速度慢及抗扰性能差等问题,提出一种基于自适应超螺旋算法(STW)的高速永磁同步发电机稳压控制策略。在建立含控制延时交叉耦合项电流环控制模型的基础上,设计基于超螺旋算法的非线性电压控制律。同时,为抑制系统抖振,提出采用连续函数替换符号函数设计电压控制器。此外,针对扰动边界不确定与控制参数矛盾的问题,提出一种改进型自适应超螺旋算法(ASTW),并对稳定性进行了深入分析和理论证明。最后,搭建了仿真模型和实验平台,仿真和实验表明该控制策略可抑制系统抖振、减小电压波动,提高系统的动态响应速度和抗负载扰动的能力。

摘要：针对现有约束粒子群优化(PSO)算法存在的算法复杂、应用范围受限、优化效果不佳等缺陷,提出一种新型约束粒子群算法。该算法采用目标函数替换的方法将约束优化问题转化为非约束优化问题,具有简便易用的优点。通过典型测试函数测试并和其他具有代表性的约束PSO算法进行对比,表明该算法在处理约束优化问题上的优越性。为了验证该算法应用于工程的可行性,以样例导弹纵向模型为对象,针对经典Raytheon控制结构,采用该算法设计了μ-PID控制器。仿真结果表明,样例导弹控制器可以在满足多种时域指标的同时具有良好的鲁棒性能,达到了设计指标要求,验证了所提出算法的有效性。

摘要：针对高速低载频比下数字控制电流型逆变器谐振尖峰抑制的问题,通过对电流环复系数传递函数的频域分析,比较了反馈型有源阻尼策略和陷波器型有源阻尼策略受控制延迟的影响,得出了电容电压反馈有源阻尼策略在时间延迟影响下会出现电压反馈环失稳的结论,并提出了带角度误差补偿的分段陷波器有源阻尼策略。该方法解决了谐振尖峰问题,同时补偿了角度误差和谐振频率随转速变化引起的电流环性能下降。最后,搭建了仿真及实验平台,对数字控制电流型逆变器的电流环动稳态性能进行实验,实验结果表明,反馈型有源阻尼策略会造成电流环失稳,不适合针对高速样机设计的电流型逆变器驱动系统;而带角度误差补偿的分段陷波器能够实现全速域鲁棒控制,验证了对高速低载频比下电流型逆变器有源阻尼策略的分析。

摘要：针对战场环境下无人机的侦察路径规划问题,首先设计突防飞行与多目标区域搜索的一体化侦察航迹规划策略。然后针对侦察任务中的突防问题,在传统快速扩展随机树(RRT)的改进算法基础上,提出一种基于改进RRT*的无人机突防航迹规划方法,通过设计目标偏置算法解决了传统RRT算法采样点随机性大、收敛速度慢等问题。针对侦察任务中的目标搜索问题,使用改进的旋转卡壳路径规划器(RCPP)进行覆盖式航迹规划,提高了搜索覆盖率。最终通过对比仿真试验,验证了所提出算法的优越性,以及算法应用于战场侦察任务的有效性。