基于马尔可夫的锂电池组充电均衡控制研究

针对动力锂离子电池组充电后期过程中因单体电池性能差异而造成的可用容量不均衡、使用寿命缩短等问题,改进了一种结构较为简单、能量转移灵活的无损能量转移型均衡电路;提出了基于马尔可夫决策算法的动力锂电池组充电均衡控制方案,对单体电池间能量转移方向进行预测,决策出最优转移路径。通过实验结果分析,均衡效率、均衡效果均明显提高,实现了动力锂离子电池组充电后期过程中的充电均衡,证明了该均衡电路及均衡控制方案的可行性。     

并联锂离子电池组的模型化与电流分配

近些年发表了大量关于消除串联电池组能量不均衡方法的文献。然而,关于电池性能的变化对并联电池组的影响的研究还比较少。为探索具有不同特性的电池进行并联联接时的影响,基于锂电池的戴维宁等效电路模型建立了并联电池组的数学模型。在此基础上,通过内阻差和容量差两种参数情况分析了并联电池组内电流分配的基本机制。为进行对比分析,选择了4个不同老化程度的锂电池以构建不同的电池组。采用非线性最小二乘法对模型的未知参数进行辨识,并利用MATLAB进行建模仿真比较。仿真实验结果表明,对于有不同老化程度电池的并联电池组,并联电池组内的电流会发生很大的变化,这可能导致更严重的不一致性问题并进一步加速电池老化。     

锂电池液冷结构设计与仿真分析

锂离子电池近年来被广泛应用于电动汽车之中,其对温度具有很高的灵敏度,温度过高会使得电池组电化学性能严重下降。采用双进双出的微通道液冷板换热器对电池进行热管理,为了优化液冷板的冷却性能分析了入口Re数、冷却液温度、流道宽度和流道进出口位置对电池组热性能的影响。结果表明,在单体电池以3C电流倍率放电时该结构能够有效地将电池组温差控制在5℃以内。增大入口Re数、流道宽度对电池组温度变化影响较小;改变流道宽度与进出口位置能够有效改善电池组的温度均匀性。     

电容充电时节能的一种方法

在大学或中学物理实验室里,常备有干电池或干电池组,有时要给同学们做“电容器能贮能”的演示实验时,比较简单的方法常用45伏千电池或将几个干电池串联起来先对电容器充电,然后再将电容器的两个电极短路,这时可看到火花放电现象,并会伴发“噼”、“啪”的爆裂声(如图1所示)。本文要证明的是,用全部电池串成的电池组对电容器充电比用逐个串入的电池组对电容器充电耗能要多得多。     

串联谐振高压电容充电电源设计及分析

针对高功率脉冲驱动源的重复频率充电需求,基于全桥串联谐振恒流充电技术,研制了一台紧凑型串联谐振高压电容充电电源,平均充电功率12 kW。该电源采用超级电容器预储能和全桥串联谐振电路,大幅降低了场地供电需求,结合模块化集成设计,实现了一体化、便携式设计。针对脉冲驱动源工作需求,分析了全桥串联谐振电路的基本原理和工作过程,给出了电路参数设计方法和Pspice电路仿真结果,利用该电源对等效电容量为0.3 μF的脉冲驱动源进行了充电测试,实现了45 ms内充电60 kV以上,实验结果表明, 其输出能力满足PFL-Marx脉冲驱动源的20 Hz重频充电需求。     

基于反激式直流变换器的电池均衡系统仿真研究

针对电动汽车锂离子电池组在工作过程中出现的能量不一致现象,设计了一种基于反激式直流变换器的主动均衡电路,包括电源转换、信号采集、驱动电路以及均衡器4个模块。研究了均衡系统的拓扑结构和工作原理以及控制策略,阐述了反激式直流变换器与锂离子电池的建模方法,针对电池组8种典型的非均衡工况,进行了混合策略下的5 kHZ高频仿真实验,实验用电池SOC从44.3%到55.7%均有涉及,仿真与实验结果误差均在10%以内,验证了PSIM仿真电路与同轴多绕组变压器与电池建模方法以及混合控制策略的正确性。     

FeS2和CoS2在长寿命热电池中的性能比较

长寿命热电池研制的关键技术之一是阴极材料的确定，在长寿命热电池的研制中，选择并制备了两种阴极材料二硫化铁和二硫化钴。从单体电池实验和电池组实验方面分别对两种阴极材料的电化学性能进行比较。     

大功率高压恒流充电源研制

设计制作了一台大功率高压恒流充电源。该电源采用全桥串联谐振恒流充电拓扑结构,实现了0~30kV范围内输出可调,设计最大平均充电功率5kW。简要分析了电路的工作过程,给出了电路参数设计方法和设计实例,并进行了电路仿真和初步实验研究。实验中,使用该电源对18μF电容实现了30kV,0.1Hz重频充电,充电功率约1.35kW,目前电源已累计充放电万余次,运行稳定可靠。     

40 kW高功率密度数字化控制充电电源

 研制了基于串联谐振和高频逆变技术的40 kW/10 kV数字化控制高频高压脉冲电容器恒流充电电源;采用合理谐振参数设计和高频高压变压器优化设计,使得40 kW充电电源功率密度达到0.5 MW/m3;研究了高压充电电源的保护技术,通过采取多种保护方法及安全措施,提高了充电电源的安全性能;在40 kW数字化控制充电电源基础上,介绍了实现充电电源远端控制和并联运行的方案;给出了1 MJ/10 kV脉冲电容器负载上的单台充电电源的实验结果。     

基于最优路径选择的电池组主动均衡方法研究

蓄电池应用过程中,由于单体之间的材料差异会出现单体间剩余容量的不平衡问题,进而会引发很多安全隐患;针对此问题,基于最优路径选择原理,提出了一种主动均衡方法;该方法通过蓄电池组使用过程中的实时反馈电压数据,结合最优路径选择,通过单体之间多对多的平衡方式,实现了蓄电池组各个单体过充、欠充、过放、过温情况下相互之间的均衡;实验结果表明,该方法能够在蓄电池使用过程中,针对单体之间的不平衡状况,基于不平衡度计算进行最优均衡路径组合的确立,针对不同充放电电流状况均衡效率均在80%以上,能够快速高效地实现电池组的主动均衡。     

有源振动控制

本文介绍了有源振动控制的历史、基本原理及其理论、实验方面的进展；例举了有源振动控制在机械、建筑、噪声控制工程中的若干应用；和传统的振动控制方法进行了比较；认为有源振动控制的应用前景十分广阔．     

纳米氧化锌的过饱和控制生长与大小分布控制.

"在非水介质中合成了纳米氧化锌,测定了纳米氧化锌的紫外吸收光谱,并用有效质量模型计算了粒子大小,开发并命名了一种称之为纳米粒子过饱和控制生长的技术,该技术涉及将小的纳米粒子悬浊液加入到大的粒子悬浊液中,结果因为不同大小粒子间的溶解度差异小的粒子将全部溶解,大的粒子将整体长大,大粒子悬浊液的粒子数将保持不变,大粒子的生长速度显著比Ostwald老化的高．该技术最显著的特征是只要最初两悬浊液粒子大小的差异足够大,分布不是太宽,则粒子大小的分布将会因为粒子如此长大而变窄．"     

多控制融合的嵌入式控制系统通信设计

针对目前康复护理床功能单一化、智能程度低等问题,设计了一套融合ARM与DSP双控制器的智能实时控制系统。该系统主控制器采用ARM进行实时控制,DSP作为副控制器接收采集的人脸信息,并进行人脸识别判断。智能控制系统主要对主控制器ARM与副控制器DSP通过SPI通信时的硬件和软件进行了详细的阐述。通过实验测试可知,ARM与DSP通过SPI通信稳定可靠且速率快,整个双控制智能实时控制系统具有良好的控制效果。     

Control of Unknown Chaotic Systems Based on Neural Predictive Control

We introduce the predictive control into the control of chaotic system and propose a neural networkcontrol algorithm based on predictive control. The proposed control system stabilizes the chaotic motion in an unknownchaotic system onto the desired target trajectory. The proposed algorithm is simple and its convergence speed is muchhigher than existing similar algorithms. The control system can control hyperchaos. We analyze the stability of thecontrol system and prove the convergence property of the neural controller. The theoretic derivation and simulationsdemonstrate the effectiveness of the algorithm.     

Control of Unknown Chaotic Systems Based on Neural Predictive Control

We introduce the predictive control into the control of chaotic system and propose a neural network control algorithm based on predictive control. The proposed control system stabilizes the chaotic motion in an unknown chaotic system onto the desired target trajectory. The proposed algorithm is simple and its convergence speed is much higher than existing similar algorithms. The control system can control hyperchaos. We analyze the stability of the control system and prove the convergence property of the neural controller. The theoretic derivation and simulations demonstrate the effectiveness of the algorithm.     

Control of chaos

We review the subject of control of chaotic systems paying special attention to exponential control. We also discuss the application of synchronization of chaotic systems to security in communications.     

基于期望控制函数频率特征的解耦多变量控制

提出一种简单的解耦多变量系统比例积分微分(PID)控制器设计方法;首先,将多变量过程前馈解耦为多个独立单回路系统,利用解耦器对角环节保证解耦器的稳定性和可物理实现性;其次,针对每个已解耦单回路系统,提出同时考虑设定值跟踪、扰动抑制和鲁棒稳定性要求的期望闭环传递函数,由此得到期望控制函数,并基于期望控制函数的频率特征快速获取PID控制参数;最后,示例了解耦多变量控制器的设计过程;仿真结果表明该解耦PID设计法对一般多变量时滞过程的控制是有效的。     

基于自抗扰算法的“动中通”系统控制策略

动中通”(SOTM)伺服控制系统通常采用三闭环PID控制策略进行控制器的设计;然而,由于系统扰动和系统时变性参数的存在,传统PID算法难以保证“动中通”系统稳定、可靠地工作;针对传统控制策略的弊端,建立了“动中通”系统数学模型,并提出了一种基于自抗扰(ADRC)算法的双闭环控制策略;仿真实验表明,基于ADRC的双闭环控制策略不仅具有更快的响应速度和更高的控制精度,还有更强的鲁棒性,能有效地弱化系统扰动的影响,满足“动中通”系统的功能需求。     

锅炉主蒸汽温度控制系统二次优化控制研究

锅炉主蒸汽温度关系到电厂的安全性和经济性,而主蒸汽温度控制具有大滞后、大惯性、扰动因素多的特点,常用的串级控制很难保证控制精度和稳定性。针对这类被控对象,进行了常规控制系统的分析,提出运用二次优化原理进行控制系统设计,并在控制系统中引入预估模型实现二次优化控制,最后增加非线性均方根放大器环节对优化控制系统再优化。以电厂锅炉主蒸汽温度控制系统为例,对二次优化控制进行了仿真研究,并与传统PID控制进行比较。结果表明,该方法显著提高了控制系统的动态特性、稳态精度及鲁棒性,实现了无超调量、无稳态误差的控制精度。