摘要：为提高双频DC-DC变换器的功率密度,提出一种将独立的高低频电感集成在一个EIE型磁芯上的磁集成电感器设计方案,通过建立集成磁件的电路-磁路等效模型,设计了双频DC-DC变换器的EIE型磁集成电感器的结构,建立了集成电感的等效模型,对磁集成双频DC-DC变换器进行了仿真分析,并通过实验平台验证了新型磁件的运行效果。结果表明:新型磁件设计合理,可以在系统中稳定运行,通过测量得到集成磁元件的体积和质量分别为原来的27.6%和23.3%,使得双频变换器系统的功率密度得到了提升。

摘要：针对传统直接瞬时转矩控制(DITC)由于未考虑各相绕组的输出转矩随转子位置变化而采用单一的控制策略,造成换相期间转矩脉动较大的问题,提出了一种新型DITC方法来抑制开关磁阻电机(SRM)的转矩脉动。按照电机绕组的电感变化规律对导通周期进行区域划分,根据电机绕组在各导通区域输出转矩能力的变化,对各区域分别设计滞环策略,以实现在整个导通周期始终采用输出转矩能力较大的电机相的内滞环来调节转矩误差,进一步减小SRM的转矩脉动。并针对DITC效率偏低的问题,通过对关断角的优化设计以及对开通角的离线寻优,来提高电机效率。仿真分析和实验结果表明,所提方法有效地减小了SRM的转矩脉动,并提升了电机效率。

摘要：针对无线电能传输过程中传输功率和传输效率问题,考虑到频率失谐控制策略,通过分析全数字锁相环的结构和数学模型,改进了传统的全数字锁相环,基于FPGA设计一种具有动态分频和动态时滞功能的自适应模值全数字锁相环,并提出一种全数字频率跟踪控制方法。为保证系统工作效率,设计的全数字锁相环可以对系统阻抗角进行控制,使系统在不同工况下都呈弱感性,确保了功率开关管工作在ZVS软开关状态。利用FPGA实现了电压电流频率和相位跟踪,搭建了一台输出功率1 kW,工作频率和阻抗角可调的实验样机,验证了理论分析的正确性。仿真和实验结果表明,该方法显著提高了无线电能传输功率和传输效率,提升了系统工作的稳定性。

摘要：针对四旋翼飞行器“规划-跟踪”避障方法中存在执行器跟踪误差的问题,采用控制-抗扰-避障一体化的设计方案,提出了一种带障碍约束的避障位置控制器。将Barrier李亚普诺夫函数用于约束障碍物边界,通过引入飞行器与目标位置的距离信息使目标点成为平衡点,从而解决传统势场方法中目标不可到达的问题。对于四旋翼控制系统状态强耦合、模型建立不精确的问题,提出了一种基于观测器的模型补偿控制策略并应用于姿态控制。采用补偿函数观测器估计模型偏差及外界扰动,并实时将估计值反馈补偿给控制器以达到自适应抗扰的控制跟踪效果。最后,对上述算法仿真验证,结果表明,基于观测器的模型补偿控制相较于其他控制算法在暂态性能、跟踪期望响应和抗干扰方面有更优的控制效果;避障位置控制器无需考虑跟踪误差问题,在仿真时间角度上,一体化避障方法较传统的“规划-跟踪”避障方法大幅度缩短,通过给定起始、目标位置后可以实现对静态障碍的躲避。

摘要：为了提高交错并联双向DC-DC变换器的功率密度,降低高频工作下的磁心损耗,提高变换器的整体效率,该文提出一种新型磁集成电感结构,采用分段绕组优化设计,通过计算磁心气隙以及各磁柱绕线匝数等参数,将两个分立的电感集成在一个EE型磁心上。使磁元件体积和重量分别减小了48.2%和46.7%。与现有的交错并联磁集成方案相比,该方法能有效降低磁心的饱和度,使磁心上的磁通分布更加均匀,减小电感磁心损耗,提高系统效率。最后,通过有限元仿真和实验样机验证该设计的正确性和有效性.

摘要：为提高马铃薯幼苗叶芽检测识别的准确率,提高自动育苗生产系统的工作效率,提出了基于YOLO v4网络的改进识别网络。将YOLO v4特征提取部分CSPDarknet53中的残差块(Residual Block)替换为Res2Net,并采用深度可分离卷积操作减小计算量。由此,在增大卷积神经网络感受野的同时,能够获得叶芽更加细小的特征信息,减少马铃薯叶芽的漏检率。设计了基于扩张卷积的空间特征金字塔(DSPP模块),并嵌入和替换到特征提取部分的3个特征层输出中,用于提高马铃薯叶芽目标识别定位的准确性。采用消融实验对改进策略的有效性进行了验证分析。实验结果表明,改进的识别网络对马铃薯叶芽检测的精确率为95.72%,召回率为94.91%,综合评价指标F1值为95%,平均精确率为96.03%。与Faster RCNN、YOLO v3、YOLO v4网络相比,改进的识别网络具有更好的识别性能,从而可有效提高马铃薯自动育苗生产系统的工作效率。

摘要：双频Buck变换器由两个降压单元级联构成,具有动态响应快,开关损耗小等优势。然而不足的是磁件占据了整个系统的大部分体积与重量,降低了系统的功率密度。针对这一问题,提出一种三段式绕制磁集成技术,将磁件以解耦的方式集成在一副磁心中。该文首先建立集成磁件的磁路等效模型,通过抵消各绕组之间的耦合作用推导出解耦条件,并详细阐述了磁心的选取、匝数以及气隙的设计原则。其次,利用有限元仿真平台对所提集成磁件进行建模分析,与现有的集成方法相比,磁通密度分布更为均匀,磁心的利用率得到了有效提升。最后,搭建一台48 V/12 V、108 W的实验样机,体积和重量同分离磁件相比降低了31.2%和25.3%,提高了系统的功率密度,验证了该集成方法理论分析的正确性和可行性。

摘要：针对独立光储发电系统中光伏电池输入电压的不稳定性,提出一种能够在大于和小于储能端口电压范围内工作的宽输入范围非隔离三端口变换器,可以实现光伏电池、蓄电池和负载之间的能量流动和功率平衡。该文所提变换器是由传统的Buck、Boost和Buck-Boost变换器分别与双向升降压四开关Buck-Boost(FSBB)变换器进行组合得到。FSBB用于连接光伏电池和蓄电池端口,可以削弱储能端口电压对光伏端口电压的约束,满足光伏端口宽电压输入的应用需求,增加了系统的稳定性。该文以Boost变换器和FSBB变换器进行组合为例设计实验样机,通过实验验证了该变换器理论分析的正确性和所提控制策略的可行性。

摘要：高阶微分反馈控制是不依赖系统精确模型的控制策略,采用控制滤波器间接补偿系统的未知模型。但其中的高阶微分器没有用来估计系统的未知模型函数,采用的是间接补偿未知模型函数方案。改进了高阶微分器,将控制输入引入其中,既能实时估计非线性模型中的未知函数,也能估计系统输出及参考输入的微分信息。对比分析了改进的高阶微分器和扩张状态观测器所估计的未知函数的收敛性,证明前者的型别比后者高一个类型。应用估计的微分和模型函数设计了新的高阶微分反馈控制算法,该方案能够抑制未知扰动,并成功地应用于四旋翼飞行器(QUAV)姿态系统的控制。应用Lyapunov函数从理论上证明了闭环系统的稳定性。在基于Pixhawk的控制测试平台实验中,分别采用改进的高阶微分反馈控制、PID控制、自抗扰控制和传统的高阶微分反馈控制方案,测试四旋翼飞行器对不同参考姿态的跟踪性能和抗扰性能。结果表明,所提出的改进高阶微分反馈控制方案,在暂态性能,稳态跟踪精度和抗干扰鲁棒性方面,大幅度优越于其他方案。

摘要：为解决传统双目条纹结构光三维重建存在的同步性和成本高等问题,提出了基于虚拟双目的条纹结构光三维重建方法。采用单相机和两块双棱镜及投影仪设计了具有双目视觉功能的虚拟双目条纹结构光三维重建系统。通过双棱镜折射和分光改变被测对象表面反射光的路径,使用一个相机同时完成多视角的图像采集。通过多频外差法和立体匹配、双目标定得到被测对象的深度信息并重建点云。实验表明,文中提出的方法和真实双目结构光方法测量标准球的均方根误差分别为0.0379 mm和0.0305 mm。文中提出的方法可促进双目条纹结构光技术在快速、低成本、小型化等方面发展,同时该方法可推广到彩色相机条纹结构光三维重建及投影散斑结构光三维重建。