基于Weiner模型超混沌lü系统的自适应辨识

为了能实时而有效地辨识参数不确定的超混沌lü系统,以便于对该系统进行控制或跟踪,本文提出了一种基于Wiener模型自适应分段线性(PWL)滤波器的超混沌系统辨识方法.Wiener模型的线性部分采用了线性横向滤波器,非线性部分用分段线性滤波器近似表示.根据最小均方误差准则导出了滤波器参数更新算法,并进一步推导出算法的收敛性条件.计算机仿真证实了该自适应滤波器辨识超混沌系统的有效性.该方法不仅克服了自适应线性滤波器难以辨识出这类强非线性系统,而且比其他非线性自适应滤波器的计算复杂性低得多.     

LCC谐振变换器的优化设计与实现

LCC谐振变换器是电除尘高频高压电源的核心器件,十分适用于高压大功率场合,针对连续模式应用于电除尘高频高压电源的不足,采用LCC谐振变换器断续模式进行优化设计。分析了带RC负载的LCC谐振变换器断续模式(简称DCM)的工作原理及拓扑结构,采用状态空间法推导了其数学模型,研究并建立了新颖的LCC谐振变换器断续模式下的损耗模型。在此基础上提出了一种基于遗传粒子群算法的LCC谐振变换器优化设计方法,该方法直观并且准确,实现了软开关技术,提高了电源的工作效率。并在现场通过一台72KV/85KW的电除尘高频高压电源样机验证了本文的正确性。     

高超声速飞行器的滑模边界层模糊自适应控制方法研究

针对高超声速飞行器飞行过程中存在的高度非线性、强耦合、参数不确定性等问题提出了一种基于滑模边界层模糊自适应的控制方法;首先将纵向模型进行精确线性化,通过引入一个滑模边界层可调参数,在边界层外施加基于正切趋近律的准滑模控制律;在边界层内,去掉准滑模控制律,采用饱和函数法设计的控制律;边界层参数用模糊逻辑系统进行在线调节,从而消除了系统处于准滑动模态时的高频抖振;仿真结果表明:该方法在保证控制系统具有良好跟踪性能的同时,具有削弱抖振的能力和强鲁棒性。     

主动磁悬浮系统的变论域自适应模糊PID控制

针对主动磁悬浮轴承系统具有强非线性、强耦合、模型不确定等特点,提出了一种变论域自适应模糊PID算法。该方法通过选择合适的伸缩因子,避免了传统模糊PID控制中出现规则爆炸的问题。同时针对传统伸缩因子的函数结构和参数难以确定的特点,设计了基于模糊规则的论域伸缩因子。在SIMULINK环境中对主动磁悬浮轴承系统进行仿真,仿真结果表明,变论域模糊PID算法控制的主动磁悬浮系统具有更好的动静态性能,对外界干扰具有更强的鲁棒性。     

HL-2M 装置电子回旋共振加热高压电源系统的研制

为满足 HL-2M 装置电子回旋共振加热、低杂波电流驱动、中性束注入等二级加热系统的需要,设 计了多套基于脉冲步进技术的大功率高压电源,为速调管、回旋管及中性束、离子源等提供高压。重点针对一套 用于电子回旋系统的高压电源进行了分析。该高压电源设计了多副边绕组的高压隔离变压器、全固态高压调制器 和电源控制系统,并得出了适合本电源控制的控制算法,易于调整高压的输出幅值以及高压的上升下降时间。最 后给出实验结果,以验证电源的保护能力、电源控制算法的可操作性及实用性。试验证明,此套电源不仅满足对 负载的快速保护的要求,其电源工作的稳定度等其它参数也满足设计要求。      

海洋工程水下结构检测与清污机器人广义预测控制研究

水下机器人（ROV）的运动具有非线性、多耦合和时变等特点,需要一类数学模型要求低、自适应能力强的非线性控制方法。因此以自主研制的新型的面向海洋工程水下结构检测与清污机器人（MC-ROV）为研究对象,通过水池试验,研究并建立了纵向和艏向动力学模型,最后设计了一种新颖的结合PID控制的约束输入输出的直接广义预测控制算法,对MC-ROV纵向、艏向运动展开研究。仿真结果表明,该算法具有计算量小、震荡低、自适应强等优点,具有良好的控制效果。     

特殊天气污水溶解氧浓度的自适应广义预测控制

污水处理过程具有非线性、时变、大滞后的特点,尤其在雨天暴雨等特殊天气下,污水的入水波动会对控制器造成严重干扰。文中提出一种基于模糊神经网络模型的自适应广义预测控制算法,实现对污水处理过程中溶解氧浓度的实时控制。该算法利用反馈线性化思想实现自适应广义预测控制器的设计,在证明其李雅普诺夫稳定的同时,得到修正系统的受控自回归积分滑动平均模型参数自适应规则,动态调整模型参数使系统跟踪误差达到最小。仿真实验结果表明,该算法能够稳定、快速地控制溶解氧浓度,具有较强的抗干扰能力和鲁棒性,该控制算法特别适合用于污水处理过程的特殊天气（如雨天和暴雨天）中。     

航空发动机无模型自适应生物智能控制方法研究

针对航空发动机动态过程特性复杂、现有控制策略保守性较强的问题,在无模型自适应控制研究的基础上,结合生物内分泌智能控制原理,提出了一种新型无模型自适应生物智能控制(Model Free Adaptive Intelligent Control,MFAIC)方法。首先根据航空发动机强非线性的特点,根据被控对象I/O数据建立了无模型自适应控制(Model Free Adaptive Control,MFAC)系统;然后创新地应用生物内分泌调节原理构建自适应控制模块(Biological Endocrine Intelligent Control, BEIC),目的是依据跟踪误差快速、准确地调整控制参数,从而自动优化控制效果;控制器设计完成后对MFAIC与PID这两种控制方法在动态过程中的控制效果及抗扰动能力进行对比分析。仿真结果表明,该无模型自适应生物智能控制方法具有全包线稳定和动态响应性能好、鲁棒性强的优点;且提出的生物内分泌调节新颖算法计算量合理,自适应调节能力强,具有较高的工程实践意义。     

基于云模型的自适应量子免疫克隆算法

利用云模型能够兼顾随机性和模糊性的品质,提出一种基于云模型的自适应量子免疫克隆算法.使用云算子代替通用的量子旋转门这一量子进化算法核心算子用于寻优变异操作;通过控制云算子间的协作,实现算法在进化过程中对搜索范围的动态调整,使算法具有较强的全局搜索能力;同时,补充针对性的优化方案,有效避免了算法陷入局部最优.对标准数值优化问题的仿真对比实验表明,该算法具有寻优能力强、搜索精度高、稳定度好等优点;对非线性系统的参数估计仿真实验,该算法也取得了对参数的高精度有效估计.     

基于脉冲调制技术的LHCD大功率阴极高压电源

为满足HL-2A装置低杂波电流驱动等辅助加热系统的需要,分析设计了基于脉冲调制技术的大功率高压电源,为速调管提供阴极高压。高压电源采用了模块化串联的系统结构,通过控制算法的调节,电源输出连续可调,使低压低频直流脉冲电源转化为高压高频直流脉冲电源,还具有高功率、高稳定、高冗余的特点。重点对模块的器件参数、选型、工艺等进行详细设计分析,利用多绕组变压器的漏感作为模块的滤波电感,选用特性更好的金属薄膜电容、绝缘栅双极晶体管等器件,优化模块结构;设计了29个副边绕组的多绕组高压隔离变压器,设计了电源控制系统,得出适合本电源控制的控制算法,易于调整高压的幅值以及高压的上升下降时间。最后给出大量实验结果,验证电源的保护能力,两种主要的电源控制算法的可操作性及实用性。试验证明,此套电源不仅满足负载提出的快速保护的要求,其电源工作的稳定度等其他参数也满足设计要求。     

正负双极性重复频率充电电源研制

针对紧凑型高功率脉冲驱动源的重复频率充电需求,开展了基于LC全桥串联谐振原理的恒流充电技术研究,并根据紧凑型Marx脉冲功率源的工作方式开展了电源关键参数设计,完成了一种正负双极性充电的紧凑型高压电源研制,实现20 ms内对单边等效负载电容为0.15μF的双极性Marx驱动源充电至±45 kV,平均充电功率大于15.5 kW。该电源采用单个高频高压变压器实现了正负双极性高电压同步输出;采用变压器、整流电路、隔离保护电路、电压检测电路一体化绝缘封装设计,既减小了装置体积又降低了高压绝缘风险;通过隔离保护、电磁屏蔽等设计有效解决了Marx发生器放电过程中瞬时高压信号对电源控制系统的干扰和损伤。     

A new IGBT control and drive circuit for high-power full-bridge inverter for electrostatic precipitators

In this paper, aiming at the characteristics of high-power full-bridge inverter, a new IGBT control and drive circuit is designed, in which UCC3895, a phase shift and dead-time control chip, MC33152, a high-speed dual-phase driver, and PT6 isolation transformers consist the core part. The circuit can regulate its frequency, phase angle and dead-time, while possessing following features: short turn-on/off time, low-voltage peak, simplified circuit structure, high reliability and universality, etc. Now, it has been successfully applied on the power supply for 72 kV/1 A high-frequency high-voltage electrostatic precipitator.     

Optimization of field-plate AlGaN/GaN HFETs for high-voltage and high-frequency operation

We performed physics-based 2-dimensional TCAD device simulations to optimize field-plated AlGaN/GaN heterostructure field effect transistors (HFETs) for high-power and high-frequency operation. The effects of the field plate dimensions and the passivation dielectric materials were investigated. The results showed that dimensional changes in the field plates significantly affected the breakdown and frequency performance. Silicon nitride, a widely-used passivation material for this technology, also turned out to have a benign effect on high-voltage operation whereas it had a detrimental effect on high-frequency operation. In this work, double-layered passivation with a source field plate was proposed and optimized to secure both high-voltage and high-frequency operation. The optimized devices maintained high breakdown voltage performance without compromising frequency response and without increasing fabrication complexity.

     

Pulsed Power Opening Switch Research at the University of New Mexico

Opening switch research at the University of New Mexico (UNM) is directed toward moderate-current (~10 kA) devices with potential applications to high-power charged particle accelerators. Two devices with the capacity for controlling gigawatt high-voltage circuits, the grid-controlled plasma flow switch and the scanned-beam switch, are under investigation. Both switches are conceptually simple; they involve little collective physics and are within the capabilities of current technology. In the plasma flow switch, the flux of electrons into a high-voltage power gap is controlled by a low-voltage control grid. Plasma generation is external to, and independent of, the power circuit. In the closed phase, plasma fills the gap so that the switch has a low on-state impedance. Pulse repetition rates in the megahertz range should be feasible. In single-shot proof-of-principle experiments, a small area switch modulated a 3-MW circuit; a 20-ns opening time was observed. The scanned-beam switch will utilize electric field deflection to direct the power of a sheet electron beam. The beam is to be alternately scanned to two inverse diodes connected to output transmission lines. The switch is expected to generate continuous-wave pulse trains for applications such as high-frequency induction linacs. Theoretical studies indicate that 10-GW devices in the 100-MHz range with 70-percent efficiency should be technologically feasible.     

2kV高稳定度高压脉冲电源设计

在一些光学精密仪器的应用场合中,不仅需要脉冲电源在时间上能够提供精确的控制,而且需要具有高稳定度的输出,以提高光电系统的探测性能;运用基于高压开关的两级式方法,采用单级高功率MOSFET开关结合具有高稳定输出的直流电源的结构,设计了输出辐度可达2kV的高稳定负脉冲电源;测试结果表明,在输出脉冲宽度为8 μs时,脉冲前沿约为48 ns,系统延迟时间约为140 ns,负脉冲超调参数约为1%。该系统具有结构简单、可靠性高、高稳定性输出等优点,可以为特定的光电器件提供优质的控制方式。     

远红外固体激光器研究进展

8～12μm波段是大气的一个窗口,被定义为长波红外波段。该波段激光对雾、烟尘等具有较强的穿透力,在激光光电对抗、激光遥感、医疗、环境监测及光通讯领域具有重要的应用前景。本文调研了常用的8～12μm非线性频率变换晶体,以及基于非线性频率变换晶体的远红外光参量振荡器的研究进展,对国内外能实现8～12μm波段激光输出的非线性晶体及激光系统进行了系统地归纳和总结,通过分析比较得出在8～12μm波段获得的最大输出能量为毫焦量级,最大功率为瓦量级。国内该技术与国外有着不小的差距,主要受制于高重频、高功率脉冲1～3μm泵浦源技术不成熟及高性能非线性晶体材料研制基础薄弱,我国在长波远红外固体激光器领域研究进展缓慢,因此研制大尺寸、高质量远红外激光晶体及输出波长更长的远红外高功率激光器已经成为激光器未来发展方向之一。     

高功率柔软型同轴高压馈线性能测试

为了更好地满足高功率微波电源技术及高功率脉冲技术的研究需要,研制了高功率柔软型同轴高压馈线。根据馈线的实际应用情况,分别在低压、高压、时域和频域条件下,测试了高压馈线在不同电压和气压下的脉冲功率衰减和脉冲峰值功率传输特性。并对测试结果进行了分析、比较。结果显示,脉冲信号功率衰减和脉冲传输考核均达到了高功率微波驱动电源的使用条件,满足电源系统的需求。     

全固态高压脉冲电源在半导体光刻光源中的应用

简要回顾了半导体光刻的发展历程以及准分子激光作为光源在半导体光刻中的需求。简述了高压脉冲电源的基本原理及应用,介绍了全固态高压脉冲电源的结构和特点。着重阐述了全固态高压脉冲电源在光刻用准分子激光器和EUV光源中的应用。大功率半导体开关结合多级磁脉冲压缩开关的全固态脉冲电源有效替代传统基于闸流管的高压脉冲电源,实现了光刻光源高重复频率下的长寿命运行。介绍了中国科学院安徽光学精密机械研究所近十年来,在准分子激光器的全固态高压脉冲电源研究上的相关进展。最后,对未来半导体光刻光源对全固态脉冲电源的需求进行了展望。     

Cascode turn-off of field-controlled integrated thyristors

The residual voltage drop in the on state of an insulated-gate bipolar transistor, the basic device of today’s power electronics, is considerably higher than that of conventional thyristor-type devices, which is a serious disadvantage of the former. Field-controlled integrated thyristors offering a low residual voltage, as with conventional thyristors, and, at the same time, low turn-on and turn-off power losses in the control circuit, as is the case with insulated-gate bipolar transistors, seem to be promising for high-voltage high-power applications. Turn-off of these devices in the cascode mode with a series-connected low-voltage powerful FET is studied.     

大功率四极管调制器的嵌入式控制设计

提出了一种大功率四极管调制器的嵌入式反馈控制系统的设计方法。该系统以DSP为控制核心,采用闭环反馈控制,开发了大功率四极管的高压端控制器,并在系统反馈信号传输中采用一种新的改进型VF光纤隔离传输方案,提高了反馈信号的传输速度。实验结果表明,该嵌入式反馈控制系统简化了HL-2A装置原有的系统,极大地提高了系统响应速度,改善了四极管输出性能,且工作可靠稳定。