摘要：针对高速列车运行中因受外界未知扰动而导致的各车厢速度不同步问题,提出一种基于扩展滑模扰动观测器的高速列车分布式滑模控制算法。首先,考虑高速列车运行的受力情况,建立高速列车多质点模型;其次,设计领航者车厢滑模控制器和跟随者车厢分布式滑模控制器,构建扩展滑模扰动观测器估计外界未知干扰,并反馈给分布式滑模控制器,以消除外界未知干扰对高速列车各车厢速度同步造成的影响,同时利用Lyapunov理论证明了算法的稳定性。最后,通过Matlab仿真验证了该算法能实时精确观测外界未知扰动并反馈补偿,跟随者车厢能快速跟踪领航者车厢的速度,速度跟踪精确度高达99.9%。

摘要：针对永磁同步电机采用传统滑模控制存在转速误差收敛速度慢以及抖振严重的问题,提出了一种基于扩展高阶滑模扰动观测器的PMSM终端滑模控制。首先,设计了一种自适应趋近律与积分终端滑模,二者结合设计出自适应积分终端滑模速度控制器,提高了系统误差全局收敛速度并削弱抖振。其次,为提高观测器观测精度与动态响应速度,设计了一种扩展高阶滑模扰动观测器以实现控制器的外部扰动补偿。最后,通过仿真结果对比,来证实本文所提方法有效抑制了系统抖振,提高了系统误差收敛速度和鲁棒性。

摘要：针对永磁伺服电机在运行时位置跟踪精度差和抗干扰性能弱等问题,提出一种模型预测位置控制与非奇异快速终端滑模速度控制相结合的复合模型预测控制策略。该控制策略采用非奇异快速终端滑模设计速度控制器,以有效提高响应速度及系统鲁棒性;采用模型预测位置控制提高位置跟踪精度;同时,采用基于转动惯量观测和负载转矩观测器相结合的级联惯性负载转矩观测器观测负载转矩并进行前馈补偿,进一步提高系统的抗干扰性能。通过仿真和实验结果可得,所提复合模型预测控制可有效提高永磁伺服电机的动态响应速度和抗负载扰动能力。

摘要：电力负荷预测的准确性受到多种因素的干扰,如气候变化、经济发展以及区域差异等,这些因素使得电力负荷呈现出显著的不稳定性和复杂的非线性特征,从而增加了提高预测精度的难度。为了应对这一挑战,本文创新性地引入了一种结合自注意力机制与长短期记忆网络(LSTM)的预测方法。通过在美国某一地区的实际用电负荷数据验证模型,实验结果表明,该方法的决定系数(R2)为0.96,平均绝对误差(MAE)为0.023,均方根误差(RMSE)为0.029,提升了预测的准确性。这不仅证明了所提模型在提高电力负荷预测精度方面的有效性,也为其在船舶电力负荷预测的应用奠定了一定的基础。

摘要：针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)传统模型预测磁链控制(model predictive control,MPFC)系统稳态误差大、参数鲁棒性较差的问题,提出了一种基于定子磁链预测误差矢量分析的永磁同步电机多电压矢量选择方法。首先,在两相静止坐标系下依据轴线划分扇区,制定了判断磁链误差矢量所在区域的多电压矢量选择标准。然后,采用定子磁链预测值和两相静止坐标系定子磁链价值函数计算各电压矢量作用时间,改进了传统模型预测寻优过程。此外,设计了一种考虑电阻、电感参数失配的离散滑模定子磁链观测器,进一步提升了系统的参数鲁棒性。最后,通过仿真和实验验证了本文所提预测定子磁链控制方法的有效性和可行性,系统在参数失配情况下仍具有良好的稳态性能,显著减小了定子磁链与电磁转矩脉动。

摘要：针对内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)由于内部参数变化、外部扰动等各种不确定性因素导致控制性能不佳的问题,提出一种无模型超螺旋快速终端滑模控制方法。首先,建立考虑IPMSM不确定性的新型超局部模型,结合超螺旋算法和快速终端切换函数设计无模型超螺旋快速终端滑模控制器,确保系统状态有限时间收敛,并有效减小抖振。其次,设计扩展滑模扰动观测器精准估计超局部模型中的未知部分,并前馈补偿给设计的控制器,进一步提升系统的抗干扰能力和跟踪性能。最后,通过与PI控制和传统无模型滑模控制进行仿真实验对比,验证了该方法具有更快的收敛速度和更强的鲁棒性。

摘要：固态断路器(solid state circuit breaker, SSCB)是直流配电网中实现快速、无弧隔离直流故障的关键保护装置。首先提出了一种基于级联常通型碳化硅(silicon carbide, SiC)结型场效应晶体管(junction field effect transistor, JFET)的新型中压直流SSCB拓扑,直流故障发生时利用金属氧化物压敏电阻(metal oxide varistor, MOV)向SSCB主开关级联常通型SiC JFET器件的栅源极提供驱动电压,可快速实现直流故障保护。其次详细分析了SSCB关断和开通过程的运行特性,并提出了SSCB驱动电路关键参数设计方法。最后研制了基于3个级联常通型Si C JFET器件的1.5 kV/63 A中压SSCB样机,通过短路故障、故障恢复实验验证了设计方法的有效性。结果表明该SSCB关断250 A短路电流的响应时间约为20μs,故障恢复导通响应时间约为12μs,为中压直流SSCB的拓扑优化设计和级联常通型Si C JFET器件的动静态电压均衡性能提升提供了支撑。

摘要：为了提高永磁同步电机双惯量系统在不确定性扰动影响下的控制性能,提出一种基于双扰动观测器的无模型递归终端滑模控制策略。首先,建立存在不确定性扰动的永磁同步电机双惯量系统模型,并结合无模型控制与递归终端滑模控制设计无模型递归终端滑模控制器,使系统状态直接从滑模面开始运动,缩短了状态误差的收敛时间,有效抑制抖振。其次,通过构造扩张状态观测器观测负载速度并反馈到改进型扩展扰动滑模观测器中,构成双扰动观测器。同时,双扰动观测器精确估计总扰动信号并前馈补偿到所设计的控制器,进一步提高系统稳态性能和抗扰动能力。最后,通过仿真和实验验证得出,所提出的控制方案相较于比例积分控制和改进型无模型滑模控制方法更具有优越性和可行性。

摘要：为了研究环形单级倒立摆的稳定控制,采用拉格朗日方法推导出环形单级倒立摆系统的数学模型,并设计1个线性二次型最优控制算法控制器(LQR)。在保持权重矩阵R=1的条件下,通过实验不断调整权重矩阵Q中的参数Q11和Q33,得到Q和R最优取值。然后,对环形单级倒立摆的稳定控制进行仿真和实物控制。研究结果表明:倒立摆起摆迅速,稳定控制性能优良。

摘要：定子绕组和转子绕组的故障是导致感应电机失效的主要原因之一,实时监测电机运行状况不仅可以提高电机运行的可靠性,而且可以避免不必要的经济损失,因此及时而有效地检测感应电机绕组故障是完全有必要的。首先对感应电机定子绕组和转子绕组的故障特性进行分析,并对其故障进行了建模,然后利用感应电机d-q坐标系的状态空间数学模型,提出了一种鲁棒观测器的设计方法,该方法不仅对未知输入扰动具有良好的鲁棒性,而且对绕组故障具有很高的灵敏度,最后对模拟的绕组故障进行了实验,结果证实该方法是正确有效的。同时该方法的提出对实际工程应用也具有一定的参考价值。