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非线性无源控制原理及在电力电子变换器中的应用 被引量:8
1
作者 王江 曾启明 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期574-578,共5页
无源理论是非线性系统控制和稳定性分析的重要方法之一,本文针对典型的非线性系统———DC-AC三相逆变器,提出了一种基于无源理论的控制算法.首先给出了DC-AC逆变器的欧拉-拉格朗日数学模型,即能量方程;然后将此模型变换成最小相位系统... 无源理论是非线性系统控制和稳定性分析的重要方法之一,本文针对典型的非线性系统———DC-AC三相逆变器,提出了一种基于无源理论的控制算法.首先给出了DC-AC逆变器的欧拉-拉格朗日数学模型,即能量方程;然后将此模型变换成最小相位系统,在此基础上设计了基于无源理论的反馈控制算法,给出了闭环系统稳定性证明,保证被控系统的误差渐近收敛.仿真结果证明了所提算法具有良好的动态性能和较强的鲁棒性. 展开更多
关键词 无源理论 欧拉-拉格朗日模型 最小相位 逆变器
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基于无源性的并网逆变器扩展阻尼区域方法研究 被引量:10
2
作者 金国彬 苑忠奇 +1 位作者 李国庆 辛业春 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2022年第19期25-35,共11页
三相LCL型并网逆变器通常采用电容电流反馈有源阻尼控制方式,但由于控制延时的存在,使系统的有源阻尼特性在1/6采样频率f_(x)处发生改变,在弱电网情况下可能发生系统失稳。针对此问题,提出一种改进电容电流反馈的超前延时补偿方法。该... 三相LCL型并网逆变器通常采用电容电流反馈有源阻尼控制方式,但由于控制延时的存在,使系统的有源阻尼特性在1/6采样频率f_(x)处发生改变,在弱电网情况下可能发生系统失稳。针对此问题,提出一种改进电容电流反馈的超前延时补偿方法。该方法基于无源理论的稳定性设计要求,通过对控制内环的稳定性分析,给出了内环控制参数及改进方法下电容电流反馈系数的可行域。通过对控制外环的稳定性分析,给出了外环控制参数的可行域。采用逐步由内环到外环的参数分析及设计流程,将有效正阻尼区域扩展到接近0.45f_(x),有效保证逆变器输出导纳的无源性。离散稳定性分析与仿真结果表明,在电网阻抗增加、逆变器并联耦合以及滤波器参数波动等工况下,所提方法相较于传统电容电流反馈方法具有更好的系统稳定性、鲁棒性以及动态响应特性。 展开更多
关键词 并网逆变器 延时补偿 无源理论 有源阻尼 稳定性分析
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基于分离源矩阵变换器的PMSM无源动态演化控制策略 被引量:1
3
作者 程启明 罗力珲 +3 位作者 沈治超 王为涛 张梁 王海伦 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2030-2041,共12页
为了改进传统的永磁同步电机驱动器系统及其PID控制的不足,提出了一种无源动态演化控制策略,并应用于永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)和分离源矩阵变换器(split source matrix con-verter,SSMC)中。为打破传统... 为了改进传统的永磁同步电机驱动器系统及其PID控制的不足,提出了一种无源动态演化控制策略,并应用于永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)和分离源矩阵变换器(split source matrix con-verter,SSMC)中。为打破传统矩阵变换器电压传输比0.866的限制,采用电感、电容和3个二极管代替了双级矩阵变换器中间的支流链路部件,并且证明了分离源网络的升压能力。另外,在矢量控制中,永磁同步电机的转速外环和电流内环都使用了传统PID控制器,但由于PID控制器的参数调节比较困难、控制精度不高、超调量较大和抗干扰能力不强等问题,为此提出了基于动态演化理论和无源理论的控制策略,设计了分离源矩阵变换器和永磁同步电机系统基于互联和阻尼分配(the interconnection and damping assignment,IDA)的无源控制器(passivity-based control,PBC)和动态演化控制器(dynamic evolution controller,DEC)。仿真与实验的结果表明,基于该控制策略的SSMC-PMSM驱动系统能够使永磁同步电机稳定运行在额定转速,并且具有稳定性强、抗干扰能力强和动态响应好等特点。 展开更多
关键词 分离源矩阵变换器 电压传输比 永磁同步电机 无源理论 动态演化理论 PID控制
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MMC系统的渐近稳定性和电容电压均衡策略 被引量:4
4
作者 夏超英 于佳丽 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第19期5812-5820,共9页
随着模块化多电平变换器(modularmultilevel converters,MMC)在高压大功率场合的广泛应用,电容电压均衡控制是一个主要问题,从降低系统成本和算法复杂性考虑对均衡控制方法进行改进是一项非常有意义的工作。该文根据无源理论给出MMC... 随着模块化多电平变换器(modularmultilevel converters,MMC)在高压大功率场合的广泛应用,电容电压均衡控制是一个主要问题,从降低系统成本和算法复杂性考虑对均衡控制方法进行改进是一项非常有意义的工作。该文根据无源理论给出MMC系统一致渐近稳定的条件,针对具有轮换机制的载波移相调制算法电容电压动态响应性能与均衡能力不理想的缺点,提出基于桥臂电压检测结合零序电压注入的电容电压均衡方案,在电流闭环和非理想因素影响条件下,仿真验证相关结论的正确性和所提算法的有效性。 展开更多
关键词 模块化多电平变换器 无源理论 一致渐近稳定性 零序电压 电容电压均衡方法
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基于欧拉四元数的3D刚体摆姿态控制的能量方法 被引量:2
5
作者 王震 戈新生 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2014年第1期66-72,共7页
3D刚体摆为一个刚体在重力、扰动和控制力或力矩的作用下绕一个固定、无摩擦的支点旋转,具有三个转动自由度的刚体摆模型.针对3D刚体摆姿态稳定的非线性控制设计问题,给出基于欧拉四元数描述的3D刚体摆的姿态运动方程,证明了系统满足无... 3D刚体摆为一个刚体在重力、扰动和控制力或力矩的作用下绕一个固定、无摩擦的支点旋转,具有三个转动自由度的刚体摆模型.针对3D刚体摆姿态稳定的非线性控制设计问题,给出基于欧拉四元数描述的3D刚体摆的姿态运动方程,证明了系统满足无源性条件,构造了系统的Lyapunov函数,利用能量法设计出3D刚体摆的姿态控制律,并由LaSalle不变集原理证明了该控制律的渐近稳定性.仿真实验给出了3D刚体摆在悬垂平衡位置的姿态和角速度的渐近稳定性,仿真实验结果表明基于能量方法的3D刚体摆姿态控制是有效的. 展开更多
关键词 3D刚体摆 姿态控制 欧拉四元数 无源性 能量方法
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基于修正型罗德里格斯参数的三维刚体摆姿态控制 被引量:1
6
作者 田鑫 戈新生 《力学与实践》 北大核心 2015年第3期361-366,共6页
3D刚体摆是研究地球静止轨道航天器的一个力学简化模型,它绕一个固定、无摩擦的支点旋转,具有3个转动自由度.文章给出基于修正型罗德里格斯(Rodrigues)参数描述的3D刚体摆的姿态动力学方程,针对3D刚体摆姿态和角速度稳定的非线性控制设... 3D刚体摆是研究地球静止轨道航天器的一个力学简化模型,它绕一个固定、无摩擦的支点旋转,具有3个转动自由度.文章给出基于修正型罗德里格斯(Rodrigues)参数描述的3D刚体摆的姿态动力学方程,针对3D刚体摆姿态和角速度稳定的非线性控制设计问题,基于无源性控制理论利用能量法设计了3D刚体摆的系统控制器,并证明了系统满足无源性.构造了系统的李雅普诺夫(Lyapunov)函数,利用能量法设计出3D刚体摆的姿态控制律,并由拉萨尔(La Salle)不变集原理证明了该控制律的渐近稳定性.仿真实验给出了3D刚体摆在倒立平衡位置的姿态和角速度的渐近稳定性,仿真实验结果表明基于能量方法的3D刚体摆姿态控制是有效的. 展开更多
关键词 3D刚体摆 姿态控制 修正型罗德里格斯参数 无源性 能量方法
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交流侧级联全桥子模块的混合MMC离散观测器设计
7
作者 夏超英 辛威 于佳丽 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2020年第10期55-62,共8页
为了解决模块化多电平变换器MMC(modular multilevel converter)在低频应用时高幅值共模电压问题,同时减少电压传感器数量,本文采用在传统MMC交流侧级联若干全桥子模块的混合MMC拓扑HMMC-CFB(hy⁃brid modular multilevel converter with... 为了解决模块化多电平变换器MMC(modular multilevel converter)在低频应用时高幅值共模电压问题,同时减少电压传感器数量,本文采用在传统MMC交流侧级联若干全桥子模块的混合MMC拓扑HMMC-CFB(hy⁃brid modular multilevel converter with cascaded full-bridge),并设计了HMMC-CFB电容电压离散观测器实现对各桥臂所有模块电容电压的观测。采用无源性理论,从稳定性角度出发,给出观测器误差系统一致渐近稳定的观测器增益取值方法。本文所用拓扑能明显降低共模电压幅值,所设计的观测器能减少电压传感器数量。最后,通过仿真验证了所提策略的有效性和性能。 展开更多
关键词 中压电机驱动 全桥子模块 离散观测器 无源性理论
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基于无源性理论的H桥级联STATCOM非线性控制策略 被引量:14
8
作者 徐榕 于泳 +1 位作者 杨荣峰 徐殿国 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期50-57,共8页
采用传统的线性控制方法控制高压大功率条件下的静止同步补偿器(STATCOM)时,动态稳定性较差。因此,通过对STATCOM系统的数学模型与工作原理的分析,建立EL(Euler-Lagrange)系统模型,提出基于无源性理论的非线性控制策略,该策略可以保证... 采用传统的线性控制方法控制高压大功率条件下的静止同步补偿器(STATCOM)时,动态稳定性较差。因此,通过对STATCOM系统的数学模型与工作原理的分析,建立EL(Euler-Lagrange)系统模型,提出基于无源性理论的非线性控制策略,该策略可以保证系统的Lyapunov函数的稳定性。通过控制d轴有功电流维持功率单元直流侧电容电压稳定,减少系统期望平衡点数量。为了提高系统的收敛速度,对系统注入阻尼,加速系统能量耗散,并对注入阻尼的量进行了分析;构造离散状态观测器对系统参考指令电流进行预测,以消除参考指令电流滞后1个采样周期造成的影响。仿真与实验结果表明,所提控制策略具有良好的动态性能和较强的鲁棒性,有效地降低了STATCOM输出电流的谐波。 展开更多
关键词 H桥级联 静止同步补偿器 无功补偿 无源性理论 非线性控制系统 电流预测 离散状态观测器 稳定性
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带有海浪滤波器的船舶航向反步自适应输出反馈控制 被引量:14
9
作者 彭秀艳 胡忠辉 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期863-868,共6页
针对复杂海况下船舶航向控制中的模型非线性、参数不确定和海浪扰动问题,提出了一种基于反步法的非线性自适应输出反馈控制算法.首先基于无源理论设计了一种状态观测器以实现海浪滤波和状态估计,这种观测器无需海浪扰动的方差信息从而... 针对复杂海况下船舶航向控制中的模型非线性、参数不确定和海浪扰动问题,提出了一种基于反步法的非线性自适应输出反馈控制算法.首先基于无源理论设计了一种状态观测器以实现海浪滤波和状态估计,这种观测器无需海浪扰动的方差信息从而减少了观测器参数数量.然后假定系统模型参数未知,基于反步法给出了非线性控制律和参数自适应律.利用Lyapunov理论证明了这种自适应输出反馈控制系统的稳定性.仿真结果表明本文所提控制器具有较好的控制性能,对不确定性模型参数具有良好的自适应性. 展开更多
关键词 船舶航向控制 海浪滤波 自适应反步法 输出反馈 无源理论
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永磁同步电机高速运行时电流调节器稳定性分析与设计 被引量:14
10
作者 夏超英 Sadiq ur Rahman 刘煜 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第S01期303-312,共10页
针对永磁同步电机控制系统中,传统比例积分(proportional integra,PI)调节器在电机高速运行时电流环出现振荡的问题,首先,分析永磁同步电机传统电流环PI调节器设计带宽对稳定性的影响。然后,应用无源性理论分析了有参数偏差时,传统电流... 针对永磁同步电机控制系统中,传统比例积分(proportional integra,PI)调节器在电机高速运行时电流环出现振荡的问题,首先,分析永磁同步电机传统电流环PI调节器设计带宽对稳定性的影响。然后,应用无源性理论分析了有参数偏差时,传统电流环去耦设计响应特性的变化,并给出维持系统稳定的条件。在此基础上,应用无源性和根轨迹分析2种方法,证明二自由度PI调节器的设计,可以明显改善电机高速运行时电流环的稳定性和性能,并提高去耦控制对参数偏差的鲁棒性。最后,通过仿真和实验结果,证明所得结论的正确性。 展开更多
关键词 永磁同步电机 PI调节器 解耦控制 无源性理论 二自由度PI
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基于无源性理论的电压不平衡条件下PWM整流器非线性控制策略 被引量:9
11
作者 吕学志 康忠健 梅永超 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期71-76,共6页
针对PWM整流器在电网电压不平衡条件下直流侧电压出现二次谐波和交流侧出现负序电流的问题,在分析了PWM整流器数学模型的基础上,设计了一种基于无源性理论的PWM整流器非线性控制器。在Matlab下建立了PWM整流器仿真系统模型,对所设计的... 针对PWM整流器在电网电压不平衡条件下直流侧电压出现二次谐波和交流侧出现负序电流的问题,在分析了PWM整流器数学模型的基础上,设计了一种基于无源性理论的PWM整流器非线性控制器。在Matlab下建立了PWM整流器仿真系统模型,对所设计的非线性控制器进行了仿真验证,并与传统的双dq-PI控制策略进行了比较。仿真试验结果表明,所设计的基于无源性理论的非线性控制器可以根据控制目标有效地抑制直流侧二次谐波或交流侧负序电流,与传统的双dq-PI控制器相比具有更好的动态性能。 展开更多
关键词 电压不平衡 PWM整流器 无源性理论 非线性控制 阻尼注入
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空间机器人捕获航天器操作的避撞柔顺无源神经网络H∞控制 被引量:7
12
作者 艾海平 陈力 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期717-726,共10页
研究了空间机器人在轨捕获非合作航天器过程避免关节受冲击破坏的避撞柔顺控制问题。为此在关节电机与机械臂之间配置了一种柔顺机构--旋转型串联弹性执行器(RSEA),可通过其内置弹簧的变形来吸收捕获过程目标航天器对空间机器人关节产... 研究了空间机器人在轨捕获非合作航天器过程避免关节受冲击破坏的避撞柔顺控制问题。为此在关节电机与机械臂之间配置了一种柔顺机构--旋转型串联弹性执行器(RSEA),可通过其内置弹簧的变形来吸收捕获过程目标航天器对空间机器人关节产生的冲击能量;结合所设计的开、关机控制策略可保证关节冲击力矩受限在安全范围内。首先利用拉格朗日方法及牛顿-欧拉法分别获得了捕获前空间机器人及目标航天器的分体系统动力学模型;之后,结合冲量定理、系统运动几何关系及力的传递规律,建立了捕获后两者形成混合体系统的动力学模型,并计算了碰撞过程的冲击力矩;最后,基于无源性理论提出了一种神经网络鲁棒H∞避撞柔顺控制策略以实现失稳混合体的镇定控制。数值仿真结果表明,配置柔顺空间机器人在捕获碰撞阶段最大可减小61.9%的关节冲击力矩,最小也可减小47.8%;而在镇定运动阶段,各关节冲击力矩均受限在安全范围内,实现了对关节有效地保护。 展开更多
关键词 柔顺机构 空间机器人 捕获航天器操作 无源性理论 避撞柔顺控制 神经网络鲁棒H∞控制
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计及电缆分布电容的并网逆变器谐振特性与抑制 被引量:5
13
作者 常继凯 舒勤 +1 位作者 李鸿鑫 陈伯建 《电力科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期114-123,共10页
逆变器与电网之间的阻抗交互无法避免,当传输电缆的分布电容较大无法忽略时,逆变器并网系统会出现多个谐振点,容易引发高频谐振问题。为此,首先从阻抗交互的角度出发,利用无源性理论分析逆变器并网系统潜在的不稳定区域,以及线路长度和... 逆变器与电网之间的阻抗交互无法避免,当传输电缆的分布电容较大无法忽略时,逆变器并网系统会出现多个谐振点,容易引发高频谐振问题。为此,首先从阻抗交互的角度出发,利用无源性理论分析逆变器并网系统潜在的不稳定区域,以及线路长度和电网侧阻抗对并网逆变器系统谐振频率的影响。然后针对系统的高频谐振问题,提出在逆变器控制通路中串联二阶低通滤波器和相位补偿器的有源阻尼方法对逆变器阻抗进行重塑,使逆变器输出阻抗可以在全频段满足无源性条件,达到抑制高频谐振的目的,从而提升系统的稳定性。最后搭建Matlab/Simulink仿真系统,仿真结果验证所提方案的有效性。 展开更多
关键词 分布电容 高频谐振 无源性理论 有源阻尼
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空间机器人双臂捕获航天器操作的力/位置控制 被引量:5
14
作者 艾海平 陈力 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期1847-1853,共7页
针对漂浮基空间机器人双臂夹持捕获航天器过程的冲击效应及其后镇定运动的力/位置控制问题,本文提出了一种基于无源性理论的模糊控制方案。依据多刚体系统动力学理论,获得了捕获前双臂空间机器人及目标航天器的动力学模型;应用系统动量... 针对漂浮基空间机器人双臂夹持捕获航天器过程的冲击效应及其后镇定运动的力/位置控制问题,本文提出了一种基于无源性理论的模糊控制方案。依据多刚体系统动力学理论,获得了捕获前双臂空间机器人及目标航天器的动力学模型;应用系统动量守恒关系,捕获后闭链系统运动几何关系及力的传递规律,分析了捕获接触、碰撞过程对闭链系统产生的冲击效应,并进而建立了捕获操作完成后两者形成的闭链混合体系统动力学方程。以此为基础,针对非合作航天器带来的系统建模误差及扰动,基于无源性理论并结合速度观测器,设计了捕获操作后闭链混合体系统夹持操作的镇定运动力/位置模糊滑模控制方案。结果表明:提出的方案无需实际测量相关速度信号,并具有基于无源性理论所设计控制方案本身秉承的良好动态特性及较强的鲁棒性;可以有效抵御捕获操作引起的较强冲击效应对控制系统的干扰,快速实现闭链混合体系统的运动镇定。系统数值模拟仿真结果验证了所提控制方案的正确性。 展开更多
关键词 漂浮基空间机器人 双臂夹持捕获航天器 闭链混合体系统 无源性理论 冲击效应 速度观测器 力/位置模糊滑模控制 镇定运动
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Adaptive synchronization of chaos in permanent magnet synchronous motors based on passivity theory 被引量:3
15
作者 韦笃取 张波 罗晓曙 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第3期121-125,共5页
An adaptive synchronization control method is proposed for chaotic permanent magnet synchronous motors based on the property of a passive system. We prove that the controller makes the synchronization error system bet... An adaptive synchronization control method is proposed for chaotic permanent magnet synchronous motors based on the property of a passive system. We prove that the controller makes the synchronization error system between the driving and the response systems not only passive but also asymptotically stable. The simulation results show that the proposed method is effective and robust against uncertainties in the systemic parameters. 展开更多
关键词 passivity theory synchronization control adaptive law permanent magnet synchronous motor
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基于无源理论和动态演化理论的ZSC-SMES控制策略 被引量:3
16
作者 雷勇 林晓冬 +1 位作者 朱英伟 杨超 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1889-1897,共9页
超导磁储能(SMES)变流器是实现超导磁体与电网之间双向功率流动的关键部分,而由电磁干扰等原因造成的开关管误动会导致变流器的同一桥臂直通,严重危害了系统的安全运行。因此,首先提出了一种基于Z源变流器(ZSC)的SMES新型拓扑结构,以提... 超导磁储能(SMES)变流器是实现超导磁体与电网之间双向功率流动的关键部分,而由电磁干扰等原因造成的开关管误动会导致变流器的同一桥臂直通,严重危害了系统的安全运行。因此,首先提出了一种基于Z源变流器(ZSC)的SMES新型拓扑结构,以提高SMES运行的可靠性。其次,考虑到SMES变流器存在较强的非线性特性,因此精准的控制策略是SMES应用于电力系统的前提。针对ZSC-SMES的交流侧变流器以及直流斩波器两部分,分别提出了基于无源理论和动态演化理论的控制策略。仿真结果表明,基于该控制策略的ZSC-SMES具有高电能质量的输出特性,对功率指令具有优秀的跟踪能力,同时能够有效跟踪直流侧的参考电压。与SMES的传统PI控制策略进行对比分析,所提出的控制策略具有更好的动态性能和鲁棒性。 展开更多
关键词 无源理论 动态演化理论 Z源变流器 超导磁储能 双向功率控制
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基于电容电压全前馈的并网逆变器高鲁棒性稳定控制策略
17
作者 杨明 李玉龙 +2 位作者 杨倬 朱军 解宝 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期4171-4183,I0024,共14页
虽然并网逆变器采用电容电压全前馈控制策略,能够有效抑制电网电压背景谐波对并网电流的影响。但是在弱电网工况环境下,由于锁相环、数字控制延时等因素与电网阻抗相互耦合,导致逆变器稳定较差、在阻抗交截频域中呈现弱无源性,易引发系... 虽然并网逆变器采用电容电压全前馈控制策略,能够有效抑制电网电压背景谐波对并网电流的影响。但是在弱电网工况环境下,由于锁相环、数字控制延时等因素与电网阻抗相互耦合,导致逆变器稳定较差、在阻抗交截频域中呈现弱无源性,易引发系统谐波振荡甚至失稳问题。鉴于此,该文借助无源性理论和阻抗分析方法,深度揭示了影响系统各频带阻抗特性的主导因素,进而提出了一种基于电容电压全前馈的并网逆变器高鲁棒性稳定控制策略。理论分析表明:所提控制策略不仅能有效地拓宽系统输出阻抗稳定范围,还可以保证改进后的系统输出阻抗具有较高的幅值增益。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。 展开更多
关键词 弱电网 电容电压全前馈 数字控制延时 锁相环 并网逆变器 无源性理论
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一类二连杆欠驱动机器人系统的稳定控制 被引量:3
18
作者 刘成亮 戈新生 《北京信息科技大学学报(自然科学版)》 2017年第3期25-29,共5页
主要研究了一类具有弹簧耦合关节的二连杆欠驱动机器人从某一初始位置到不稳定平衡点位置的运动及稳定控制的问题。建立了其在重力作用环境下拉格朗日形式的动力学模型。在基于无源性理论的基础上,结合Lyapunov函数,设计了一种运动控制... 主要研究了一类具有弹簧耦合关节的二连杆欠驱动机器人从某一初始位置到不稳定平衡点位置的运动及稳定控制的问题。建立了其在重力作用环境下拉格朗日形式的动力学模型。在基于无源性理论的基础上,结合Lyapunov函数,设计了一种运动控制器,使机器人系统能够由初始位置运动至垂直竖立位置的邻域,并结合使用LQR控制器使之达到平衡稳定。计算机仿真结果验证了两个控制器的控制效果可行。 展开更多
关键词 二连杆欠驱动机器人 无源性理论 LYAPUNOV函数 LQR控制
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基于无源性理论的MMC电容电压观测器设计 被引量:2
19
作者 夏超英 李晶 于佳丽 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期1795-1801,共7页
模块化多电平变换器(modular multilevel converters,MMC)因其结构上的诸多优点适用于高压大功率工况。在应用中,电容电压的控制一直是MMC控制的重点,测量电容电压对于系统的安全运行很有必要。随着电压和功率等级的升高,桥臂子模块和... 模块化多电平变换器(modular multilevel converters,MMC)因其结构上的诸多优点适用于高压大功率工况。在应用中,电容电压的控制一直是MMC控制的重点,测量电容电压对于系统的安全运行很有必要。随着电压和功率等级的升高,桥臂子模块和传感器数量增加,使系统复杂性提高,成本增加。为了减少传感器数量,根据无源性理论和持续充分激励条件设计MMC降维观测器,通过测量MMC的桥臂电流和桥臂级联子模块总电压,结合模块开关信号,对每个子模块电容电压进行估计,将观测器得到的电容电压估计值用于MMC系统设计,并在Simulink中进行仿真验证。仿真结果表明观测器具有良好的鲁棒性和准确性。 展开更多
关键词 模块化多电平变换器 电容电压观测器 电压均衡控制 无源性理论 持续充分激励
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空间机器人双臂捕获航天器操作的无源自抗扰避撞从顺控制 被引量:2
20
作者 艾海平 陈力 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期584-594,共11页
针对空间机器人双臂捕获非合作航天器过程中避免关节受冲击破坏的避撞从顺控制问题,在机械臂与关节电机之间设计了一种由旋转型串联弹性执行器(RSEA)构成的弹簧缓冲装置.通过缓冲弹簧变形来吸收捕获碰撞阶段产生的冲击能量,并采用合理... 针对空间机器人双臂捕获非合作航天器过程中避免关节受冲击破坏的避撞从顺控制问题,在机械臂与关节电机之间设计了一种由旋转型串联弹性执行器(RSEA)构成的弹簧缓冲装置.通过缓冲弹簧变形来吸收捕获碰撞阶段产生的冲击能量,并采用合理的避撞从顺控制策略,保证镇定运动阶段关节受到的冲击力矩限制在安全范围内.应用拉格朗日方法及牛顿-欧拉法,分别建立捕获前双臂空间机器人开环系统及航天器系统动力学模型;结合冲量定理、闭链系统位置及运动学关系,得到捕获操作后两者所构成闭链混合体系统的动力学模型.为实现失稳混合体系统的镇定,提出了一种基于无源性理论的自抗扰避撞从顺控制方案.此外,运用最小权值范数法对机械臂各关节力矩进行分配,保证了各臂协调操作.通过数值模拟,验证了缓冲装置的抗冲击性能及控制策略的有效性. 展开更多
关键词 弹簧缓冲装置 空间机器人 双臂捕获航天器 避撞从顺控制 无源性理论 自抗扰控制
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