摘要：电感耦合等离子体(ICP)光谱仪是一种应用范围很广的元素分析仪,主要用于元素定性与定量的分析。ICP光源是光谱仪的核心部件,它在光谱仪中扮演着至关重要的角色。目前主流的ICP光源有两种:自激式和他激式,各自具有优缺点。他激式光源电路复杂、体积庞大、阻抗匹配速度较慢、最大输出功率有限。设计了一种基于镀金工艺的高功率MOSFET和变频实现阻抗匹配的自激式ICP光源,该光源采用射频放大和阻抗匹配一体化的设计,把从负载线圈采样的频率信号f_(1)以及功率放大电路放大后的频率相位f_(0)进行相位比较,再根据两者相位差的变化,进而控制频率的变化,实现阻抗匹配;设计上采用了镀金工艺的金属化硅N通道型高功率的MOSFET实现功率放大,具有更大的功率密度、更小的体积,最大输出功率超过2400 W。对研制的ICP光源进行了电学静态测试,给出了鉴相器、压控振荡器以及功率的输出特性,验证了各电路在相应工作状态下的性能表现;同时结合光谱仪进行了包含Ba、Na和Li元素标准溶液的测试,获得了目标元素的光谱信号;另外,对获得的光谱信号进行了处理,使用了基于EEMD特征增强的方法对目标元素光谱信号进行有效增强,信号的线性决定系数(R^(2))从0.97降至0.99,相对标准偏差(RSD)从6.47%降至1.07%,增强了信号的准确性和可用性。本文所研制的自激式ICP光源,通过射频放大和阻抗匹配一体化设计缩小了体积,变频技术使阻抗匹配速度从毫秒级提升到纳秒级,镀金工艺的MOSFET技术使最大输出功率从原来的1800 W增加到2400 W,为ICP光源的进一步优化和应用奠定了基础,具有重要的科学研究和工程实践意义。

摘要：为满足下肢运动功能障碍群体的生理需求,设计一款多功能床椅一体化助老机器人。首先在solidworks中对床椅一体化机器人进行建模,验证结构设计的合理性和可靠性;其次对各模块的机械部分进行详细设计;最后完成了多功能床椅一体化样机制作和调试。实验表明,设计的床椅一体化机器人达到了预定设计目的,为实现多功能床椅一体化助老机器人的大规模生产提供有效途径。

摘要：提出了一种针对运行在传动链系统中的发电机智能反演优化设计方法,并以一台运行在传动链系统中的15 kW永磁同步发电机为研究对象,针对其运行效率对发电机的设计参数进行优化.首先,在充分考虑变流器侧对整个传动链系统的影响下,建立了面向传动链系统的协同仿真建模平台,验证了传动链的电磁设计参数与协同仿真计算平台的正确性;其次,通过方差分析从发电机的8个设计参数中选定6个敏感参数,并在选定优化变量后提出了一种基于遗传算法优化的拉丁超立方抽样方案,该抽样方案可以兼顾样本空间均匀分布与各变量维度投影的均匀性;然后,通过基于高斯随机过程的智能反演优化设计模型结合基于范围选择的多目标优化算法,获得发电机的效率与最大额定输出转矩的Pareto前沿,并针对优化后的齿槽参数进行绕组设计,结果显示优化后的效率为96.2%,对比其原始设计方案,发电机电磁损耗降低了16.8%,效率提高了0.6%;最后,通过实验验证了仿真平台的准确性,进一步说明了样本数据与优化设计的有效性.所提设计方法可针对不同规格的大型传动链系统展开优化设计,其优化方法具有一定的普适性,可用于我国海上大型传动链系统的一体化精确仿真计算与流程化优化设计.

摘要：针对含有测量噪声和过程噪声的力矩电机直驱转台伺服系统,提出一种基于卡尔曼滤波器的数字滑模控制策略。首先,考虑到现有控制多采用计算机进行离散数字控制,首先将力矩电机伺服系统的数学模型进行数字离散化;其次,对离散化系统设计基于指数趋近率的软切换滑模控制器;最后,将设计的滑模控制器信号和带噪声的输出通过Kalman滤波器,得到系统最终输出信号。仿真实验结果表明:所设计的控制器对系统的噪声具有很强的鲁棒性和跟踪性能。

摘要：针对含新能源的多区域电力系统频率稳定问题,提出一种考虑控制信号更新周期变化的采样负荷频率控制(load frequency control,LFC)方案。首先,在充分考虑系统采样特性的基础上,建立新型电力系统采样LFC模型,并将模型转化为一个采样数据网络控制系统。然后,利用整个采样区间[t_(k),t_(k+1))信息,构建一个新的双边闭环型Lyapunov泛函。结合所提出的泛函与自由矩阵不等式,导出系统的低保守性稳定准则。基于这个准则,提出确保系统镇定的采样控制器设计方法。最后,通过实例仿真验证了所提方法的有效性与优越性。

摘要：针对不确定性传输时滞、系统参数与负荷扰动,通信带宽约束与计算负担以及风电间歇性功率,引发系统调频性能下降的问题,提出一种考虑信号采样周期与传输时滞的采样PI负荷频率控制(Sampling PI Load Frequency Control,SPI-LFC)方案,并引入指数收敛率来评价系统的快速性.基于通信时滞采样数据网络,建立含风电的时滞电力系统SPI-LFC模型.通过构建新的双边闭环Lyapunov泛函,并利用线性矩阵不等式技术,推导系统采样周期与通信时滞稳定裕度,以及指数收敛率相关的稳定准则与SPI控制设计方法.仿真结果表明,所提方案具有较大的采样周期和通信时滞稳定裕度与较高的指数收敛率;对不确定性系统参数、负荷扰动和风电的间歇性功率也具有较强的鲁棒性.

摘要：针对风电并网时的随机波动功率、负荷频率控制(load frequency control, LFC)系统参数变化所引起的电力系统频率稳定问题,提出了一种基于智能优化算法与改进目标函数的互联电网LFC系统最优PID控制器设计方法。首先,分析了基于PID控制的含风电互联电力系统LFC闭环模型。其次,在时间乘误差绝对值积分(integral of time multiplied absolute error, ITAE)性能指标的目标函数中考虑了区域控制器的输出信号偏差,对优化目标函数进行改进。采用性能优良的多元宇宙优化(multi-verse optimizer, MVO)算法先计算后验证的思路,寻优获得最优PID控制器参数。最后,以两区域4机组互联电力LFC系统为例,仿真验证了基于MVO算法结合改进目标函数所获得的PID控制器,比基于MVO算法所获得的PID控制器,对阶跃负荷扰动、随机负荷扰动、风电功率偏差扰动以及系统的参数变化,具有相对较好的鲁棒性能。并且,对控制器参数也具有相对较好的非脆弱性指标。

摘要：针对不确定性传输时滞、系统参数、负荷扰动以及新能源间歇性功率,引发系统调频性能下降的问题,该文提出一种考虑控制信号变周期采样的采样比例积分(proportion integration,PI)负荷频率控制(sampling PI load frequency control,SPI-LFC)方案。首先,基于采样网络的静态输出反馈方法,构建电力系统SPI-LFC模型。然后,利用新的双边闭环型Lyapunov泛函,并结合自由矩阵不等式,得到系统的低保守性稳定准则与SPI控制器设计方法。仿真结果表明,提出的负荷频率控制(load frequency control,LFC)方案对电力系统参数和通信网络的不确定性、负荷扰动和新能源的间歇功率具有较强的鲁棒性。

摘要：针对电力系统负荷频率稳定控制问题,本文提出了一种时滞/采样相关的离散负荷频率控制(LFC)方案.首先,考虑通信网络传输时滞和反馈信号采样周期对系统的影响,建立闭环电力系统LFC模型.然后,基于建立的LFC模型,利用双边闭环Lyapunov泛函和LMI技术,提出了低保守性的时滞/采样相关稳定准则和控制器设计方法,确保所提控制方案能在一个较大的通信时滞和采样周期条件下保持电力系统稳定运行.最后,通过单区域和三区域电力系统验证所提方法的有效性.仿真结果表明,所设计LFC方案比现有其他LFC方案的控制性能更佳,鲁棒性更强,并且能在一定大小的通信时滞条件下提升电力系统的动态性能.

摘要：使用模糊采样控制方法研究一类T-S(Takagi-Sugeno)模糊模型描述的非线性系统鲁棒镇定问题.首先,充分利用整个采样区间[tk,tk+1)的特征信息,构造出一个改进的双边时间相关Lyapunov泛函.然后,结合提出的Lyapunov泛函和自由矩阵不等式,导出了确保非线性系统渐近稳定的鲁棒镇定条件,并给出模糊采样控制器设计方法.最后,通过4个例子仿真验证了提出方法的有效性和优越性.