摘要：针对一类具有多重扰动、不可测速度信息和执行器故障的无人艇系统,提出一种重复学习复合抗扰容错控制策略.首先,为了克服速度信息不可用的不足,提出一种新的集成故障-扰动估计器,实现故障与干扰之和的准确估计;然后,基于观测信息,通过设计一类比例微分型重复学习复合抗扰容错控制器来实现周期性轨迹跟踪,相比于传统比例微分型重复学习控制器,所提出基于观测器的重复学习控制器不需要利用测量输出的导数且具有更大的控制自由度;最后,通过对一类无人艇动力定位系统的仿真,验证所提出重复学习复合抗扰容错控制策略的有效性和优势.

摘要：基于转速自适应全阶观测器的异步电机无速度传感器矢量控制算法,针对其在低速状态下驱动性能差的问题,文中提出一种新的基于最小励磁电流误差原则的设计理念,据此设计出改进的反馈增益矩阵;在此基础上,设计出改进的转速自适应律,引入励磁电流误差,并在该误差项中引入合适的权系数(或称修正因子),强化转速自适应律。通过两者相结合的新算法,实现励磁电流误差最小。本方法的特点是通过减小励磁电流误差来减小磁链误差,从而保证电机磁通量在全速范围内的恒定不变,以解决极低速及零速情况下转速精度下降和带载能力减弱的问题。通过在2.2kW的异步电机实验平台上的实验验证,表明提出的算法能实现系统在15~3r/min及零速带额定负载情况下,具有良好的运行性能,颇具实用性。

摘要：对电力系统的二阶模型进行了混沌振荡的动力学行为分析,包括时域波形图、相图的分析。把全局滑模控制与自适应控制结合起来,设计了自适应全局滑模控制器来抑制该二阶电力系统的混沌振荡。设计的控制器克服了滑模控制需要知道系统扰动上界的缺点,同时保留了滑模控制具有良好的鲁棒性的优点。在控制器中,采用了两种不同的自适应率来对系统的扰动进行估计,并对这两种不同的自适应率在控制效果上进行了比较。仿真结果验证了控制器的有效性和良好的鲁棒性。

摘要：快速反射镜(Fast Steering Mirror,FSM)是高精密光学系统中的关键仪器,基于音圈电机(Voice Coil Actuator,VCA)驱动的柔性支撑FSM存在复杂耦合特性,导致系统模型复杂并严重影响系统的控制性能,对于该问题,本文提出了一种基于系统辨识与模型降阶的双轴积分增广滑模控制方法。首先,采用基于脉冲响应的Hankel矩阵系统辨识方法建立VCA-FSM的精确耦合模型;随后,基于平衡实现与平衡截断,在保证模型精度的前提下对所建立的高阶模型进行降阶;其次,基于降阶模型,采用现代控制理论方法设计积分增广滑模控制器,通过设计状态观测器构造滑模切换函数与控制律,并在控制设计中改进符号函数以消除滑模抖振;最后,基于VCA-FSM伺服控制系统实验平台,开展频域与时域性能测试实验。实验结果表明:本文所提控制方法相较于单轴滑模、PID控制方法,系统的闭环跟踪带宽分别提高了约50.3%,251.3%,扰动抑制带宽分别提高了约39.9%,451.9%,阶跃响应调节时间分别缩短了约29.7%,97.7%,螺旋线跟踪精度分别提高了约48.5%,97.8%,且实现了对存在强耦合特性VCA-FSM的解耦控制。本文所提控制方法充分提高了VCA-FSM的控制性能。

摘要：故障检测与诊断(FDD)技术可以有效地提高系统的安全性和可靠性,因此受到越来越多的关注.目前,关于离散系统的状态和故障估计问题的研究还不够充分.本文针对具有积分测量和时延的线性变参数(LPV)系统,提出了一种同时估计执行器/传感器故障和状态的方法.首先,系统当前状态、系统延迟状态和传感器故障构造一个扩维状态,得到广义离散LPV系统.其次,给出了该观测器存在的充分条件并证明观测器是H_(∞)稳定的.然后,将系统状态、执行器和传感器故障的同时估计转化为矩阵不等式的求解问题,给出了观测器待设计矩阵的计算过程.最后,通过仿真验证了该方法的有效性.

摘要：电磁发射技术中通常要求脉冲功率电源具有数十千安幅值、数毫秒脉宽的脉冲电流,并且具备重复频率连续发射能力。金属化薄膜电容器因其储能密度高、使用寿命长而被广泛应用于脉冲电源系统。根据脉冲电容器的结构及脉冲电源的工作模式,该文首先建立脉冲电容器的发热及散热模型;然后,在多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics 5.6中建立瞬态温度场模型,并结合现有实验结果验证模型有效性,进而讨论重复频率脉冲放电应用中金属化膜脉冲电容器内部温升的累积现象。结果表明:在脉冲放电峰值1 kA、环境温度15℃、金属膜厚4 nm条件下,以12次/min的重复频率、30 s时间间隔连续工作10次后,脉冲电容器芯子最大温升为22.9℃。在此基础上,仿真分析环境温度、重复频率、脉冲电流峰值、电极厚度四方面因素对脉冲电容器温升的影响。该模型给出重频大电流下脉冲电容器内部瞬态发热规律,可为脉冲电容器合理运行和优化设计提供参考。

摘要：基于传统PI控制算法的调速系统中,参数适应性差、抗扰性能一般,尤其电机低速运行时,齿槽转矩脉动、传感器精度受限等原因导致其低速带载能力差。非线性自抗扰控制器(nonlinear active disturbance rejection controller,NLADRC)用于永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)调速系统时,由于具有对扰动的估计和补偿的能力,可以有效提高系统的抗扰能力及跟踪精度。但NLADRC仍然存在待整定参数多、物理意义不明确等问题。该文深入剖析其抗扰机理,特别着重研究各参数对整个系统动静态性能的影响,总结出参数整定的规律;另外低速时利用跟踪微分器对编码器位置信号平滑处理,在减小噪声的同时提高系统的精度和运行平稳性。将提出的改进控制算法应用于3.5kW PMSM实验平台中。实验结果证明,改进型算法能保证电机在低速甚至零速下仍能带额定负载稳定运行,且具有良好的动静态性能。

摘要：油纸绝缘系统的空间电荷效应将畸变绝缘介质内部的电场,进一步影响其老化和击穿等电气特性。在直流电场、复合电场及极性反转等复杂工况下,换流变压器内绝缘系统的空间电荷效应将更为突出。基于双极性电荷输运模型,通过数值模拟方法探究绝缘材料厚度、老化状态和极性反转等关键因素对空间电荷效应的影响。研究表明,绝缘纸厚度的变化不改变空间电荷密度曲线中正/负电荷区的极性偏移特性,但厚度变小缩短或消除了零电荷区;绝缘纸老化程度的加深,其电荷陷阱及深陷阱数目均会增多,这一方面加强了空间电荷效应的极性偏移,另一方面使得正电荷区呈变小趋势,从而使绝缘纸内电场畸变加剧;极性反转工况下,绝缘纸中陷阱电荷的脱陷或复合均需一定的时间滞后,使得净空间电荷密度曲线的负/正电荷区呈现初值不对称和沿介质厚度方向分布均不对称的特征,致使绝缘纸内部电场畸变愈发严重。研究结果可以为换流变压器油纸绝缘设计与防护提供参考。

摘要：提出了一种基于石墨烯超材料的可调谐电磁诱导透明(EIT)结构,该结构是由长条-半圆环形状的石墨烯层和介质基底组成。通过频域有限差分法研究了该结构的特性,研究结果表明,由于石墨烯条和石墨烯半圆环之间发生相互作用,产生较弱的杂化,从而可以观察到EIT透明窗口。更重要的是,通过控制门电压,改变石墨烯的费米能级,可以在较宽的频率范围内实现透明窗口的动态调谐。通过调节石墨烯的费米能级,在透射峰附近群延迟接近0.4ps。同时还研究了石墨烯条和半圆环间的距离、圆环的半径、方位角等几何参数对EIT效应的影响,这些因素的改变对EIT效应产生了不同的影响。本文设计的超材料结构可应用于调制器和慢光器件等,对光开关、光存储等新型器件的设计有重要的指导意义。

摘要：传统无轴承电机在高速和高功率密度之间难以取得平衡,为此围绕高速高功率密度无轴承永磁薄片电机,对其拓扑结构、绕组形式、主要尺寸等方面进行优化设计,在保证转速和功率密度的基础上有效地提升悬浮性能。通过对运行工况的分析,得出电机拓扑结构需具备的基本特点,提出一种采用环形集成绕组的表贴式无轴承永磁薄片电机。在兼顾转矩和悬浮力输出性能、机械防护可靠性的基础上,对电机的电磁气隙长度和永磁体参数等主要尺寸进行优化设计。针对电机饱和、绕组端部伸出等不利因素,分别采取了超前角弱磁、定子略长的性能提升策略,有效地避免了悬浮力的大幅度跌落。搭建20 000 r/min的无轴承永磁薄片电机有限元仿真模型并制造实物样机。通过对电磁转矩和主、被动悬浮力的分析,证明了本文设计的无轴承永磁薄片电机兼具良好的转矩与悬浮力输出性能,单位幅值电流产生的电磁转矩、主动悬浮力分别为0.166 N·m、4.4 N,电机输出功率10 kW、功率密度5.2 kW/kg。