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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李文娟 马鸣一 邸金霖 岳春风
为了使控制理论课程的教学效果更加理想,提出将控制理论的教学与负载模拟变换器仿真实验相结合的教学方法。探讨解决传统PI控制稳定性差、无法实现对指令电流的无静差跟踪等问题,提出了改进重复控制的方案。给出了改进重复控制器的设计步骤以及具体参数。在Simulink仿真平台上建立了负载模拟变换器的系统仿真模型,对阻感性负载、阻容性负载以及突变负载进行了模拟与分析。结果表明:采用改进重复控制的负载模拟变换器,可以实现对指令电流的无静差跟踪,并且谐波畸变率低,可以更好地模拟负载。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
石冰清 赵争鸣 魏树生 聂金铜 林云志
Boost变换器作为升压DC-DC变换器被广泛应用于光伏发电、储能及电动车领域。然而由于Boost变换器的右半平面零点的频域特性,传统的PI控制策略会限制变换器的动态性能,在较大负载突变的情况下造成较大的输出电压波动,进而造成过压或欠压故障;预测控制可以有效提高动态性能、避免调整控制参数以及可增加系统约束,但由于系统参数不匹配及对损耗的忽略会造成输出电压的稳态静差。为了减小负载突变带来的电压波动同时兼顾稳态特性,本文提出了无负载电流传感器的滑模-预测控制策略,外环采用滑模面生成电感电流指令值,内环采用无差拍预测控制,并使用了滑模观测器来观测电流。该控制策略不需要负载电流传感器,相比PI控制器,不仅可以同时减小负载突变时的输出电压波动和过渡时间,还可以有效限制稳态静差。实验验证了该套控制策略的性能优越性。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
马骏杰 孔维文 郝慎才 王钦钰 赵岩
将Matlab/Simulink仿真软件引入电力电子课程实验教学环节,开发了斩控式交流变换器的Simulink仿真实验。以Cuk型AC-AC变换器仿真实验为例,使用Simulink搭建仿真电路模型,分析了占空比改变前后的AC-AC变换器输入输出电压波形以及关键元件处于异常时的输入输出电压仿真波形。实验结果与理论分析一致,说明将Simulink仿真应用在实践教学中可以准确、方便地获取实验结果。
关键词：
电压变换 AC-AC变换器 仿真实验教学
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
陈龙 卢旺
设计一个滑模变结构控制器以实现变换器良好的输出性能。根据变换器的状态方程,建立系统的数学模型,以指数趋近律作为控制律,得到滑模控制器表达式,采用边界层滑模控制技术减小控制器的抖振,并利用李雅普诺夫函数验证系统的稳定性。Matlab仿真与实验平台实测结果表明,设计的滑模控制器与PID控制器相比具有响应快速、过冲小、鲁棒性强等优点。该实验可加强学生对滑模变结构控制与Buck变换器相关知识的理解,提高学生的实践动手能力以及实验积极性。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王攀攀 段森 童志刚 于东升 许允之 韩丽
为解决传统Boost电路升压能力不足、输入电流纹波大的问题,提出一种基于耦合电感的新型DC/DC变换器。在变换器的前级将耦合电感和电容相结合,实现零输入电流纹波;在变换器的后级利用耦合电感倍压单元扩展变换器的电压增益;引入二极管+电容的箝位电路,用以抑制漏感带来的电压尖峰,进而形成新的变换器拓扑结构。依据电路理论分析了变换器的工作原理和工作特性,并以光伏发电系统中的直流升压环节作为应用背景,在Simulink仿真平台上进行了实验验证和分析。实验结果表明:该变换器具有高电压增益、零输入纹波和低电压应力的特点。
关键词：
DC/DC变换器 耦合电感 仿真实验
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张建良 齐冬莲 吴越 韩涛 陆玲霞
采用双馈感应风电机组的虚拟惯量控制改善电网频率响应特性,提出了一种综合最大功率捕获(MPPT)控制和比例控制器的系统虚拟惯量控制策略,并对风机的系统惯量支撑能力进行了定性和定量描述。利用电力系统仿真软件DIgSILENT/PowerFactory搭建系统仿真平台,验证了在系统受扰情况下,所提出的虚拟惯量控制器可以有效提高系统的频率稳定性。
关键词：
双馈感应风机 比例控制器 仿真实验
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
赵海滨 刘冲 陆志国 于清文 颜世玉
以倒立摆的摆角控制系统为研究对象,分别采用传统Terminal滑模控制(TSM)、非奇异Terminal滑模控制(NTSM)、快速Terminal滑模控制(FTSM)和非奇异快速Terminal滑模控制(NFTSM)进行仿真实验。采用Matlab/Simulink软件建立了系统的仿真实验系统,分析和讨论了实验结果。该仿真实验有助于对Terminal滑模控制的理解,能够培养学生的编程能力和工程意识,激发学生的学习兴趣和创新精神。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李文娟 徐彦博 赵翔宇 王超
为解决PI控制的三电平逆变器无法实现交流量零稳态误差的问题,提出PCI控制器的闭环控制方案。采用电压、电流双闭环控制方法,以二极管箝位式三电平逆变电路作为被控对象进行PCI控制器设计。在Simulink仿真平台上对突变负载情况下PCI和PI控制进行仿真验证和波形对比分析。仿真结果表明PCI控制实现了交流量的无误差跟踪,满足逆变器性能指标的要求。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李阳 罗曼乐兰 庞盛永
为了突破传统理论和实验教学的局限性,提高高能束焊接课程教学质量,培养新型高能束焊接领域人才,建立了基于数值模拟的高能束焊接虚拟仿真实验平台,设计高能束焊接仿真实验,介绍了仿真实验步骤和实验结果分析方法。通过高能束焊接原理虚拟实验,向学生直观地展现高能束焊接瞬态介观过程,引导学生理解复杂小孔熔池动力学行为以及焊接缺陷形成的过程。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张雪松 陈金平 周鹏
为提高埋地管道力学响应分析的教学质量，突破理论和传统实验教学的局限性，培养新型土木工程领域人才，建立了基于数值模拟的占压埋地管道力学响应虚拟仿真实验平台，设计了正压和偏压作用下埋地管道的仿真实验。通过该虚拟仿真实验，向学生直观地展现了占压埋地管道力学响应，引导学生理解各因素变化对埋地管道轴向应力的影响规律，训练了学生利用理论知识建模和计算的能力，有助于培养学生分析和解决复杂工程问题的能力。
关键词：
占压荷载 埋地管道 数值模拟 虚拟仿真
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
程春雨 周晓丹 王开宇 商云晶 吴雅楠
利用Adobe Flash Professional CC设计了常用电子仪器使用、常用二极管实用电路设计、晶体三极管静态工作电压设置与工作区判别、晶体三极管小信号线性放大电路设计、集成运算放大器线性应用电路设计等5个模拟电路虚拟仿真实验项目。通过模拟电路虚拟仿真实验建设,整合了传统模拟电路实验教学内容,改革了传统实验教学方法。
关键词：
模拟电路 虚拟仿真实验 教育信息化
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
颜世玉 赵海滨 刘冲 陆志国 于清文
以二阶非线性系统为研究对象,采用非奇异快速终端滑模控制器进行平衡控制。非奇异快速终端滑模控制器能够克服快速终端滑模控制器存在的奇异问题。在控制器设计中,采用指数趋近律,并采用饱和函数代替符号函数来削弱抖振的影响。采用Matlab/Simulink软件建立了仿真实验系统,将快速终端滑模控制理论和实际应用相结合,对快速终端滑模控制的理论学习和工程应用具有一定的参考价值和实际意义。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
赵海滨 颜世玉 刘冲 陆志国 于清文
以二阶非线性系统为研究对象设计滑模面,采用滑模控制器分别进行平衡控制和轨迹跟踪控制。在滑模控制器的设计中,采用指数趋近律,并利用Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性。在控制器中,采用饱和函数代替符号函数,对抖振现象进行抑制。采用Matlab/Simulink软件建立了滑模控制仿真实验系统,能够进行平衡控制和轨迹跟踪控制,并对实验结果进行了分析。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
谷庆 袁立强 赵争鸣 段任之 陆子贤
双有源桥DC-DC变换器(DAB)在三重移相(TPS)控制下拥有3个独立的控制自由度,通过移相自由度的合理组合可以减小DAB的电流应力,然而软开关分析表明,当DAB的电流应力处于最优状态时,系统的效率并不一定是最优的。该文在电流应力优化控制的基础上,提出一种同时考虑电流应力和效率的DAB性能综合优化方法。首先,基于DAB的开关组合规律建立了TPS控制下DAB的损耗模型,通过换流回路分析,对任意开关组合下功率半导体器件的通态损耗、开关损耗,磁性元件的铜耗和铁耗分别进行计算。在此基础上,引入效率优化权重,构建综合考虑电流应力和效率的优化目标函数,采用二维遍历算法寻优获得DAB综合性能最佳时的工作点。实验对比了单独优化电流应力或者效率时DAB的性能差异,通过合理选择效率优化权重,使得实验样机在传输6kW功率时的效率绝对增加了0.83%,而电流应力只增加了0.5A。该方法可以在基本不增加电流应力的前提下,有效提高DAB的效率。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
张宇 李洪宇 王宗省
船舶智能控制课程实践环节通常需要高投入且具有较高风险，虚拟仿真技术可以为学生提供了一个低成本、无风险的学习环境。该研究设计了一套基于VRX的无人水面船智能控制虚拟仿真实验平台，构建了无人水面船模型的基本结构并确定控制算法与无人船的通信方案；针对所使用的无人船建立其运动学模型和动力学模型，并根据实验结果对模型进行修正；设计了基于反步法的轨迹跟踪控制器，对算法的轨迹跟踪效果进行系统测试。通过三维虚拟场景展示了无人船跟踪航行过程，运行效果表明该虚拟仿真实验平台为学生提供了一个安全便捷的实践应用平台，有助于激发学生的学习兴趣。
关键词：
无人水面船 智能控制 虚拟仿真 实验教学
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