海洋观测仪器能源自补给系统的电能管理与控制技术研究
这是一篇关于潮流能,浮标供电,多级DC/DC变换,混合控制,PSO-GWO的论文, 主要内容为随着海洋资源可持续开发的不断深入以及海洋环境保护意识的日益增强,人们对于海洋观测仪器的性能需求进一步提升。然而,传统的供电方式难以保障无人值守海洋仪器设备的长期连续运行,急需寻求新型电能补给形式。潮流能作为一种典型的海洋可再生能源,其有效利用可为海洋仪器设备提供持续电能补给。但潮流能供电波动性大、输入范围宽,实现宽输入范围内的稳压输出是电能后处理单元的核心任务,也直接决定了电能补给系统的可靠性和稳定性。本文设计了一种升压斩波电路(Boost)+全桥LLC级联功率变换器和基于PSO-GWO的最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制算法,从功率变换电路设计、控制算法优化、系统仿真、实验验证等方面开展研究,实现海洋仪器潮流能供电系统的稳压输出和功率跟踪。本文的主要研究内容如下:(1)基于Boost+全桥LLC的潮流能发电功率变换与控制电路设计。结合潮流能发电系统的特点,设计了一种面向海洋仪器潮流能供电系统电能后处理的Boost+全桥LLC电路。通过Boost变换器和全桥LLC谐振变换器的结构和模态分析,采用调频和移相混合控制模式,研究了该拓扑结构的增益特性和控制效果。采用Saber和Matlab/Simulink对电路进行仿真研究和参数优化,结果表明在20 V-120 V的电压范围内,系统可实现宽输入范围输出12 V稳定电压。(2)基于PSO-GWO的潮流能发电功率变换MPPT控制方法研究。在灰狼算法(Grey Wolf Optimizer,GWO)的基础上,结合粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)的特点,设计了应用于潮流能发电系统MPPT控制的PSO-GWO算法。在Matlab/Simulink环境中搭建了潮流能发电系统模型,进行了不同工况下的多算法功率控制效果比较。仿真实验表明,PSO-GWO算法收敛速度更快,且可实现4%-14%的功率提升,与其他控制方式相比,可更有效地跟踪输出功率。(3)潮流能发电功率变换器开发与测试。针对本课题组已研制的潮流能发电机,基于STM32微处理器和功率半导体器件设计并制作了功率变换器,搭建了潮流能发电系统的电能后处理单元测试平台。测试结果表明,输入电压范围在20 V-120 V.时,输出电压稳定在12 V,并可实现约4.6%-16%的输出功率提升,验证了该控制系统在宽电压输入条件下的稳压输出和功率调节性能。上述研究工作表明,Boost+全桥LLC拓扑结构及PSO-GWO算法应用于潮流能发电机电能后处理系统,兼顾稳压输出和功率跟踪性能,可有效提高海上浮标供电系统在相同工况下的稳定性和运行寿命。该研究可为海上浮标供电系统的电能管理与控制提供了实用的设计思路和分析方法。
海洋观测仪器能源自补给系统的电能管理与控制技术研究
这是一篇关于潮流能,浮标供电,多级DC/DC变换,混合控制,PSO-GWO的论文, 主要内容为随着海洋资源可持续开发的不断深入以及海洋环境保护意识的日益增强,人们对于海洋观测仪器的性能需求进一步提升。然而,传统的供电方式难以保障无人值守海洋仪器设备的长期连续运行,急需寻求新型电能补给形式。潮流能作为一种典型的海洋可再生能源,其有效利用可为海洋仪器设备提供持续电能补给。但潮流能供电波动性大、输入范围宽,实现宽输入范围内的稳压输出是电能后处理单元的核心任务,也直接决定了电能补给系统的可靠性和稳定性。本文设计了一种升压斩波电路(Boost)+全桥LLC级联功率变换器和基于PSO-GWO的最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制算法,从功率变换电路设计、控制算法优化、系统仿真、实验验证等方面开展研究,实现海洋仪器潮流能供电系统的稳压输出和功率跟踪。本文的主要研究内容如下:(1)基于Boost+全桥LLC的潮流能发电功率变换与控制电路设计。结合潮流能发电系统的特点,设计了一种面向海洋仪器潮流能供电系统电能后处理的Boost+全桥LLC电路。通过Boost变换器和全桥LLC谐振变换器的结构和模态分析,采用调频和移相混合控制模式,研究了该拓扑结构的增益特性和控制效果。采用Saber和Matlab/Simulink对电路进行仿真研究和参数优化,结果表明在20 V-120 V的电压范围内,系统可实现宽输入范围输出12 V稳定电压。(2)基于PSO-GWO的潮流能发电功率变换MPPT控制方法研究。在灰狼算法(Grey Wolf Optimizer,GWO)的基础上,结合粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)的特点,设计了应用于潮流能发电系统MPPT控制的PSO-GWO算法。在Matlab/Simulink环境中搭建了潮流能发电系统模型,进行了不同工况下的多算法功率控制效果比较。仿真实验表明,PSO-GWO算法收敛速度更快,且可实现4%-14%的功率提升,与其他控制方式相比,可更有效地跟踪输出功率。(3)潮流能发电功率变换器开发与测试。针对本课题组已研制的潮流能发电机,基于STM32微处理器和功率半导体器件设计并制作了功率变换器,搭建了潮流能发电系统的电能后处理单元测试平台。测试结果表明,输入电压范围在20 V-120 V.时,输出电压稳定在12 V,并可实现约4.6%-16%的输出功率提升,验证了该控制系统在宽电压输入条件下的稳压输出和功率调节性能。上述研究工作表明,Boost+全桥LLC拓扑结构及PSO-GWO算法应用于潮流能发电机电能后处理系统,兼顾稳压输出和功率跟踪性能,可有效提高海上浮标供电系统在相同工况下的稳定性和运行寿命。该研究可为海上浮标供电系统的电能管理与控制提供了实用的设计思路和分析方法。
基于时延预测和滑模控制的网络控制系统研究
这是一篇关于时延预测,网络控制系统,滑模控制,混合控制,时延补偿的论文, 主要内容为网络控制系统是集成网络通信技术、计算机信息技术和自动控制技术的新兴交叉领域,具有实时性好、扩展和维护性强、可靠性高等优点,在远程遥控操作、现场总线和网络机器人等领域具有较好的应用前景。由于网络传输中存在时延,这对系统的性能产生不利影响,针对这些问题,为了提高系统稳定性,本文将滑模控制应用到网络控制系统中。本文研究基于时延预测和滑模控制的网络控制系统设计方案,针对网络控制系统的时延问题,给出了具有较高精度的时延预测控制方法,进而设计具有时延补偿的滑模控制器;针对时延长度不同的特性,提出混合控制策略,通过仿真验证了所提出方法有效。首先针对双边固定时延的网络控制系统,设计一种能够补偿固定时延的滑模函数,根据滑模函数设计控制器,采用Lyapunov-Krasovskii函数证明该设计可以提高网络控制系统稳定;同时设计控制器参数,在保证系统稳定的前提下,系统有较好的控制性能。其次针对双边时变时延的网络控制系统,构建了网络控制系统的状态空间模型,并将其转化为无时延的形式,通过小波神经网络实现时延预测,提高了预测的精确性;设计改进趋近律的滑模控制器,并结合时延预测方法对网络时延进行补偿,并使用Diophantine函数优化结果,采用Lyapunov函数证明了系统的稳定性,通过仿真验证了设计方法的有效性。最后利用不同控制器对长短时延补偿结果不同这一特点,设计混合补偿策略,采用RBF神经网络预测时延模块获得预测时延值,并判断时延的长短,当预测值为短时延采用模糊自适应PID控制器,预测值为长时延采用改进滑模控制器,执行器采用具有逻辑判断功能的ZOH策略,优化系统控制效果。通过仿真结果表明所设计的混合控制策略的有效性。
海洋观测仪器能源自补给系统的电能管理与控制技术研究
这是一篇关于潮流能,浮标供电,多级DC/DC变换,混合控制,PSO-GWO的论文, 主要内容为随着海洋资源可持续开发的不断深入以及海洋环境保护意识的日益增强,人们对于海洋观测仪器的性能需求进一步提升。然而,传统的供电方式难以保障无人值守海洋仪器设备的长期连续运行,急需寻求新型电能补给形式。潮流能作为一种典型的海洋可再生能源,其有效利用可为海洋仪器设备提供持续电能补给。但潮流能供电波动性大、输入范围宽,实现宽输入范围内的稳压输出是电能后处理单元的核心任务,也直接决定了电能补给系统的可靠性和稳定性。本文设计了一种升压斩波电路(Boost)+全桥LLC级联功率变换器和基于PSO-GWO的最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制算法,从功率变换电路设计、控制算法优化、系统仿真、实验验证等方面开展研究,实现海洋仪器潮流能供电系统的稳压输出和功率跟踪。本文的主要研究内容如下:(1)基于Boost+全桥LLC的潮流能发电功率变换与控制电路设计。结合潮流能发电系统的特点,设计了一种面向海洋仪器潮流能供电系统电能后处理的Boost+全桥LLC电路。通过Boost变换器和全桥LLC谐振变换器的结构和模态分析,采用调频和移相混合控制模式,研究了该拓扑结构的增益特性和控制效果。采用Saber和Matlab/Simulink对电路进行仿真研究和参数优化,结果表明在20 V-120 V的电压范围内,系统可实现宽输入范围输出12 V稳定电压。(2)基于PSO-GWO的潮流能发电功率变换MPPT控制方法研究。在灰狼算法(Grey Wolf Optimizer,GWO)的基础上,结合粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)的特点,设计了应用于潮流能发电系统MPPT控制的PSO-GWO算法。在Matlab/Simulink环境中搭建了潮流能发电系统模型,进行了不同工况下的多算法功率控制效果比较。仿真实验表明,PSO-GWO算法收敛速度更快,且可实现4%-14%的功率提升,与其他控制方式相比,可更有效地跟踪输出功率。(3)潮流能发电功率变换器开发与测试。针对本课题组已研制的潮流能发电机,基于STM32微处理器和功率半导体器件设计并制作了功率变换器,搭建了潮流能发电系统的电能后处理单元测试平台。测试结果表明,输入电压范围在20 V-120 V.时,输出电压稳定在12 V,并可实现约4.6%-16%的输出功率提升,验证了该控制系统在宽电压输入条件下的稳压输出和功率调节性能。上述研究工作表明,Boost+全桥LLC拓扑结构及PSO-GWO算法应用于潮流能发电机电能后处理系统,兼顾稳压输出和功率跟踪性能,可有效提高海上浮标供电系统在相同工况下的稳定性和运行寿命。该研究可为海上浮标供电系统的电能管理与控制提供了实用的设计思路和分析方法。
海洋观测仪器能源自补给系统的电能管理与控制技术研究
这是一篇关于潮流能,浮标供电,多级DC/DC变换,混合控制,PSO-GWO的论文, 主要内容为随着海洋资源可持续开发的不断深入以及海洋环境保护意识的日益增强,人们对于海洋观测仪器的性能需求进一步提升。然而,传统的供电方式难以保障无人值守海洋仪器设备的长期连续运行,急需寻求新型电能补给形式。潮流能作为一种典型的海洋可再生能源,其有效利用可为海洋仪器设备提供持续电能补给。但潮流能供电波动性大、输入范围宽,实现宽输入范围内的稳压输出是电能后处理单元的核心任务,也直接决定了电能补给系统的可靠性和稳定性。本文设计了一种升压斩波电路(Boost)+全桥LLC级联功率变换器和基于PSO-GWO的最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制算法,从功率变换电路设计、控制算法优化、系统仿真、实验验证等方面开展研究,实现海洋仪器潮流能供电系统的稳压输出和功率跟踪。本文的主要研究内容如下:(1)基于Boost+全桥LLC的潮流能发电功率变换与控制电路设计。结合潮流能发电系统的特点,设计了一种面向海洋仪器潮流能供电系统电能后处理的Boost+全桥LLC电路。通过Boost变换器和全桥LLC谐振变换器的结构和模态分析,采用调频和移相混合控制模式,研究了该拓扑结构的增益特性和控制效果。采用Saber和Matlab/Simulink对电路进行仿真研究和参数优化,结果表明在20 V-120 V的电压范围内,系统可实现宽输入范围输出12 V稳定电压。(2)基于PSO-GWO的潮流能发电功率变换MPPT控制方法研究。在灰狼算法(Grey Wolf Optimizer,GWO)的基础上,结合粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)的特点,设计了应用于潮流能发电系统MPPT控制的PSO-GWO算法。在Matlab/Simulink环境中搭建了潮流能发电系统模型,进行了不同工况下的多算法功率控制效果比较。仿真实验表明,PSO-GWO算法收敛速度更快,且可实现4%-14%的功率提升,与其他控制方式相比,可更有效地跟踪输出功率。(3)潮流能发电功率变换器开发与测试。针对本课题组已研制的潮流能发电机,基于STM32微处理器和功率半导体器件设计并制作了功率变换器,搭建了潮流能发电系统的电能后处理单元测试平台。测试结果表明,输入电压范围在20 V-120 V.时,输出电压稳定在12 V,并可实现约4.6%-16%的输出功率提升,验证了该控制系统在宽电压输入条件下的稳压输出和功率调节性能。上述研究工作表明,Boost+全桥LLC拓扑结构及PSO-GWO算法应用于潮流能发电机电能后处理系统,兼顾稳压输出和功率跟踪性能,可有效提高海上浮标供电系统在相同工况下的稳定性和运行寿命。该研究可为海上浮标供电系统的电能管理与控制提供了实用的设计思路和分析方法。
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