基于模糊扩展卡尔曼的直线感应电机无速度传感器控制

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作者 丰富 胡海林 +2 位作者 葛琼璇 杨杰 程浪 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1168-1179,共12页

直线感应电机(linear induction motor,LIM)可实现无接触、无摩擦的直线运动,具有爬坡强、横断面小、低噪音等优势,在中低速磁悬浮与城市轨道交通中被广泛应用。其中,基于观测器的电机无速度传感器矢量控制方法,是解决速度传感器成本高... 直线感应电机(linear induction motor,LIM)可实现无接触、无摩擦的直线运动,具有爬坡强、横断面小、低噪音等优势,在中低速磁悬浮与城市轨道交通中被广泛应用。其中,基于观测器的电机无速度传感器矢量控制方法,是解决速度传感器成本高、可靠性低、维护难等问题的有效途径。针对LIM速度辨识受系统内外扰动影响导致观测精度下降问题,提出基于模糊扩张卡尔曼滤波(Fuzzy Extended Kalman Filter,FEKF)的速度观测方法,提高观测器鲁棒性。首先在αβ坐标系下建立考虑动态边端效应的LIM数学模型,利用LIM的实时电流和电压作为输入信号,以电流、磁链和速度作为状态变量,推导出基于扩展卡尔曼滤波(extended kalman filter,EKF)观测器电机状态空间方程的离散模型,利用EKF对LIM的速度和磁链进行在线观测,并用于实现LIM的矢量控制。其次,为提高EKF的噪声协方差矩阵Q对LIM系统内外扰动的鲁棒性,引入模糊控制方法对矩阵Q进行自适应调整,实现速度与磁链的估计精度。具体通过计算系统理论残差与实际残差的偏离程度得到噪声调节因子,实时调整噪声协方差矩阵Q,并在下一周期更新模糊扩展卡尔曼的反馈增益矩阵,提高对速度与磁链的估计精度。之后对系统的能观性与FEKF的收敛性进行分析,探明矩阵Q中各参数的边界及整定规律。最后通过仿真和硬件在环实验验证所提FEKF优化算法的有效性,结果表明FEKF能有效提高对LIM速度辨识准确性,实现LIM无速度传感器矢量控制。 展开更多

关键词 直线感应电机 无速度传感器 模糊扩展卡尔曼滤波 边端效应 系统噪声

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考虑边端效应及参数变化的直线感应电机MRAS速度观测方法

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作者 胡海林 陈维金 +2 位作者 虞诗焱 丰富 汪涛 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1591-1601,共11页

以轨道交通直线感应电机(Linear Induction Motor,LIM)牵引驱动系统速度观测器为研究对象,针对边端效应及电机参数变化导致辨识结果实时性、鲁棒性不足的问题,提出一种基于二阶超螺旋滑模的改进模型参考自适应系统(Model Reference Adap... 以轨道交通直线感应电机(Linear Induction Motor,LIM)牵引驱动系统速度观测器为研究对象,针对边端效应及电机参数变化导致辨识结果实时性、鲁棒性不足的问题,提出一种基于二阶超螺旋滑模的改进模型参考自适应系统(Model Reference Adaptive System,MRAS)速度观测方法。首先,以计及动态边端效应的初次级电压电流磁链方程为核心,设计直线感应电机标准MRAS速度观测器,降低边端效应对速度辨识性能的影响。然后,进一步分析初级集肤效应和初次级横向错位对标准MRAS速度观测器辨识性能的影响。在此基础上,基于二阶超螺旋算法对MRAS参考模型进行改进,利用主滑模面和辅助滑模面对次级磁链观测的干扰项进行补偿,同时抑制由于滑模算法引入的系统抖振,提高了速度观测器的鲁棒性和动态性能。最后,搭建仿真和硬件在环实验环境进行算法验证。实验结果表明:励磁互感及其他电机参数随边端效应修正因子变化,标准MRAS观测器在突加负载、引入测量误差和电机参数突变的工况下,速度辨识误差明显;改进的MRAS观测器能够实现直线感应电机速度的快速、准确辨识,基于该速度观测器的矢量控制策略,在突加负载、引入测量误差和电机参数突变的工况下,控制性能满足设计要求。研究结果能为轨道交通直线感应电机无速度传感器牵引驱动系统的研究提供一定借鉴。 展开更多

关键词 直线感应电机 无速度传感器 模型参考自适应系统 边端效应 二阶超螺旋滑模算法

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面向控制的温室系统小气候环境模型要求与现状 被引量：57

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作者 徐立鸿 苏远平 梁毓明 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第19期1-15,共15页

以往的温室作物生长和小气候环境模型,主要是从面向研究而不是面向实际生产的温室获得的,这二者的最大不同是:面向研究的模型主要考虑的是得到作物生长高产所需的"最优"的温室内部气候环境参数设定值,而较少考虑温室内控制设... 以往的温室作物生长和小气候环境模型,主要是从面向研究而不是面向实际生产的温室获得的,这二者的最大不同是:面向研究的模型主要考虑的是得到作物生长高产所需的"最优"的温室内部气候环境参数设定值,而较少考虑温室内控制设备的能力(控制动态过程)、生产过程中温室外气候变化情况和达到"最优"所需付出的能量等代价;而后者在面向实际生产的自动化控制的温室系统模型中是必不可少的。当前温室系统自动化控制面临的一个最大困难,就是缺乏一个这样的可靠的温室系统模型,而只能采用面向研究的温室系统模型去进行实际生产的温室系统控制,这种忽视实际生产条件下的温室系统模型与理想条件下的模型之间差异的"纸上谈兵"的做法,必然导致温室控制技术水平低、达不到预期效果。该文介绍了温室系统的整个控制过程,对一个实际生产的温室系统中各种变量和参数作了简要描述,并概括了面向实际的温室生产控制要求的温室系统模型的基本结构,对温室环境模型、作物生长模型和能耗及CO_2消耗模型的研究现状作了详细的回顾。从满足控制需求出发对现有的温室系统模型所存在的问题进行了分析,并指出了其中的不足和局限性。探讨了未来温室系统的建模方法和需要解决的关键问题,提出了面向控制需求的温室系统建模要满足的要求,为温室系统的建模研究提供了一种新的思路和方向。 展开更多

关键词 温室 系统 控制 作物 环境模型 生长模型 能耗模型 CO2消耗模型

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低频简支梁压电发电装置实验研究

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作者 杨丽荣 程铁栋 +2 位作者 李绍荣 王信亮 熊根有 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2014年第6期1022-1024,1029,共4页

利用制备的压电厚膜采用简支支撑方式,设计和制作了压电发电装置,并对该发电装置进行了压电发电实验研究.实验结果表明,单片压电厚膜在外加作用力频率从0～2 Hz发生变化时,在负载电阻值为105 kΩ时可获得约130μW的最大输出电功率.研究... 利用制备的压电厚膜采用简支支撑方式,设计和制作了压电发电装置,并对该发电装置进行了压电发电实验研究.实验结果表明,单片压电厚膜在外加作用力频率从0～2 Hz发生变化时,在负载电阻值为105 kΩ时可获得约130μW的最大输出电功率.研究中还发现增加并联的厚片数目可成比例地增加输出功率,因此能满足用于无线车辆检测传感器的功率要求. 展开更多

关键词 压电发电 简支梁 低频力

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基于RBF-FNN的网络拥塞控制研究

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作者 任金霞 郭浩洋 《数字技术与应用》 2013年第9期47-48,共2页

模糊控制和人工神经网络作为当前的研究热点,而两种技术的有机结合,使得智能模拟有了发展和进步。本文将这两种技术应用在通信网络中,在AQM算法中设计了一种模糊神经网络控制器,期以解决网络中普遍存在的拥塞难题,具有创新意义。

关键词 模糊控制RBF 神经网络 AQM算法 网络拥塞

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永磁悬浮轨道侧向力控制系统的DMC-PID控制策略 被引量：8

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作者 过振宇 杨杰 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1373-1381,共9页

针对永磁悬浮轨道弯道侧向力控制系统的大惯性、纯滞后以及非自衡等特点,提出一种DMC-PID串级控制的永磁悬浮侧向力控制策略。结合PID的快速响应能力和DMC预测控制的抗干扰能力强优点,二者优势互补。对比传统PID控制策略、DMC-PID串级... 针对永磁悬浮轨道弯道侧向力控制系统的大惯性、纯滞后以及非自衡等特点,提出一种DMC-PID串级控制的永磁悬浮侧向力控制策略。结合PID的快速响应能力和DMC预测控制的抗干扰能力强优点,二者优势互补。对比传统PID控制策略、DMC-PID串级控制策略在永磁悬浮侧向力控制系统中的动态性能。仿真结果表明:DMC-PID串级控制策略较传统PID控制策略控制效果更优,具有侧向力波动更小、调节时间更短以及响应速度更快等优点,表现出良好的跟随性和抗干扰能力。在永磁悬浮列车转弯时,采用DMC-PID串级控制策略能够较快通过控制数字液压缸的伸缩使得车载磁体与磁轨磁体对中,侧向力趋近于目标值0 N,较大程度提高永磁悬浮列车的平稳性。 展开更多

关键词 永磁悬浮轨道 侧向力 数字液压缸 DMC-PID串级控制

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Integral Backstepping法在四旋翼飞行器抗干扰研究中的应用 被引量：6

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作者 程素平 刘祚时 胡智元 《电光与控制》 北大核心 2018年第10期89-93,共5页

针对四旋翼飞行器多输入多输出、强耦合、非线性且欠驱动等特点带来的对外部干扰敏感问题,提出了基于积分型反步法的控制系统。首先建立了四旋翼飞行器的动力学模型,然后设计了位置控制回路外环及姿态控制回路内环的双闭环控制结构PID... 针对四旋翼飞行器多输入多输出、强耦合、非线性且欠驱动等特点带来的对外部干扰敏感问题,提出了基于积分型反步法的控制系统。首先建立了四旋翼飞行器的动力学模型,然后设计了位置控制回路外环及姿态控制回路内环的双闭环控制结构PID控制器,和由李雅普诺夫稳定性理论证明的Integral Backstepping法的控制器,最后在Matlab/Simulink中对这两种控制器进行仿真实验分析。结果表明,使用Integral Backstepping算法的控制器模型在控制精度、调节时间和抗干扰性上都明显优于经典PID算法。 展开更多

关键词 四旋翼飞行器 积分型反步法 李雅普诺夫稳定性理论 PID控制 抗干扰

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家用CO浓度检测报警系统设计 被引量：5

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作者 吴宇 余建国 《科技资讯》 2012年第23期31-31,共1页

设计的家用报警系统用于检测燃气不完全燃烧产生危害人体的CO,可以将报警信息通过无线通信技术发送至远程监控主机。使用主控芯片为PIC16F887,CO检测传感器MQ-7,无线通信模块NRF24L01。

关键词 CO检测 烟雾检测

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基于四旋翼飞行器的改进金字塔LK光流算法的研究 被引量：3

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作者 陶宗虎 刘祚时 +1 位作者 黄付延 杜人照 《电视技术》 北大核心 2017年第7期110-115,共6页

针对四旋翼飞行器在飞行过程的水平漂移问题,提出利用改进的金字塔LK光流算法予以改善。首先,通过Visual Studio2013仿真,确知改进的金字塔LK光流算法比传统金字塔LK光流算法对图像的速度信息提取精度更高。然后,再建立四旋翼飞行器的... 针对四旋翼飞行器在飞行过程的水平漂移问题,提出利用改进的金字塔LK光流算法予以改善。首先,通过Visual Studio2013仿真,确知改进的金字塔LK光流算法比传统金字塔LK光流算法对图像的速度信息提取精度更高。然后,再建立四旋翼飞行器的动力学模型,将两种光流算法导入MATLAB的仿真模型中,得出:四旋翼飞行器能有效根据改进的金字塔LK光流算法获得速度信息以降低水平漂移。最后,通过在轴距为430 mm的四旋翼飞行器的平台上进行飞行试验,结果表明:采用改进的金字塔LK光流算法能使四旋翼飞行器的水平漂移程度降低,可实现较为稳定的悬停。 展开更多

关键词 四旋翼飞行器 水平漂移 改进的金字塔LK光流算法 稳定悬停

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数据融合技术在智能建筑火灾探测中的应用研究 被引量：3

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作者 张留生 陈强 《工业控制计算机》 2012年第8期77-78,共2页

针对目前智能建筑火灾探测的复杂性,采用离子感烟探测器、光电感烟探测器、温度探测器、火焰探测器来探测复杂的火灾场地,使用BP神经网络和基于D-S证据理论的多传感器数据融合技术对探测到的数据进行处理和仿真。从仿真结果可以看出,数... 针对目前智能建筑火灾探测的复杂性,采用离子感烟探测器、光电感烟探测器、温度探测器、火焰探测器来探测复杂的火灾场地,使用BP神经网络和基于D-S证据理论的多传感器数据融合技术对探测到的数据进行处理和仿真。从仿真结果可以看出,数据融合技术能提高火灾识别率。 展开更多

关键词 数据融合技术 BP神经网络 D-S证据理论 智能建筑 探测器

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低频力作用下压电发电模型及实验研究 被引量：1

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作者 杨丽荣 程铁栋 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2015年第5期47-50,共4页

以PZT／PVDF复合压电材料采用热压工艺制备了压电厚膜，并制做了不锈钢／压电厚膜／金电极结构的压电振子。为了表征压电振子的阻抗特性，在室温下对样品介电特性进行了测量和分析。利用制备的压电振子采用简支支撑方式设计和制作了压... 以PZT／PVDF复合压电材料采用热压工艺制备了压电厚膜，并制做了不锈钢／压电厚膜／金电极结构的压电振子。为了表征压电振子的阻抗特性，在室温下对样品介电特性进行了测量和分析。利用制备的压电振子采用简支支撑方式设计和制作了压电发电装置，运用压电方程对该装置建立了压电发电数学模型，并根据模型影响参数进行压电发电实验研究。实验结果表明，单片压电厚膜在外加作用力频率从0～2Hz发生变化时，在负载电阻值为105k1）左右时单个压电振子可以获得约130μw的最大输出电功率。研究中还发现增加并联的厚膜片数目可以成比例的增加输出功率。 展开更多

关键词 压电发电 简支梁 低频力

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