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关键词： 年龄结构   流感模型   最优控制   伴随方程   成本效益  

摘要： 流感是由感染个体排出流感病毒,易感者通过接触携带病毒的空气飞沫或接触被病毒污染的物体而感染的一种传染性疾病.每年流感传播青少年占比最高,传播模式呈年龄异质性特点.疫苗接种和抗病毒治疗是两种有效减少流感传播的主要干预措施.本文考虑上述两种控制策略及个体年龄对流感传播的影响,具体研究内容如下 第一部分绪论主要介绍流感传播的特点及流感传播动力学模型和最优控制研究动态,并概述了本文的主要研究内容和创新点. 第二部分考虑流感传播的年龄异质性及成本控制效益,建立一类年龄结构SVIR流感传播动力学模型.首先,利用广义不动点定理得到基本再生数和地方病平衡点的存在性;利用庞特里亚金最大值原理求出伴随方程及证明最优解的存在性.数值结果表明,在流感早期,应加强疫苗接种和抗病毒治疗的强度,特别要提高青少年的疫苗接种比例. 第三部分考虑宿主内流感病毒对宿主间流感传播的影响,建立多尺度免疫-流感传播动力学模型.利用下一代算子的方法计算模型的基本再生数;利用线性化方法分析模型的无病平衡点的稳定性;使用庞特里亚金最大值原理计算模型的伴随方程;利用Ekeland变分原理证明最优解的存在唯一性.通过设计全局的向前向后扫描算法,评估不同控制策略的成本效益及公共卫生效应,发现低成本的疫苗接种策略是减缓流感传播的最佳控制策略. 第四部分总结主要工作,展望流感传播动力学建模及理论分析.

关键词： TMEIC 10e2变频器   速度控制   转矩控制   快速性   无波动性   稳定性  

摘要： 卷取机在轧钢生产线中通常采用PLC发送速度给定和转矩限幅给变频器，变频器内部调节的控制方式来实现其张力控制。本文阐述了一种TMEIC 10e2变频器摆脱PLC的转矩限幅，在变频器内部直接将PLC的给定转矩和实际转矩进行比较，变频器执行相对较小转矩的控制方法。通过传统速度控制和转矩控制原理的研究，并与优化后的转矩控制进行比较，进一步得出优化后的转矩控制方式在响应时更快速性、模式切换过程中的无波动性、控制的稳定性等方面均有显著提升。

关键词： IGBT   scaling   TCAD simulation   dynamic avalanche   switching controllability  

摘要： Systematic comparison of dynamic performance has been made among 3300V scaled IGBTs with scaling factor (k) from 1 to 10 by TCAD simulations. The results from a new evaluation method demonstrate superior turn-off dV/dt controllability in scaled IGBTs, regardless of stronger Injection Enhancement (IE) effect. On the basis of physical reason analysis, including the extraction of extra energy and charge quantity generated from impact ionization, it's convinced that Dynamic Avalanche (DA) is suppressed in scaled IGBTs successfully. Thus IGBT scaling method is proven to be able to break through the trade-off relationships between lower on-state voltage drop and better switching controllability, also lower switching power loss.

关键词： 内置式永磁同步电机   矢量控制   弱磁控制   模型预测   区域划分  

摘要： 内置式永磁同步电机因具有结构简单、低功耗、高效率等优点,在新型电动汽车以及工业自动化领域得到广泛应用。而高性能的电机往往需要利用弱磁技术来扩宽增速范围以满足应用需求,对于复杂控制场景,选择合适的弱磁控制策略至关重要,因此对于内置式永磁同步电机的弱磁控制策略的研究具有重要意义。本文具体研究内容如下: (1)根据内置式永磁同步电机的特点,搭建了数学以及物理模型,分析了矢量控制技术的原理并对矢量控制策略进行阐述。并在矢量控制技术的基础上介绍了弱磁控制技术原理和SVPWM技术,在MATLAB/Simulink中搭建SVPWM模型并仿真分析。分析传统电压闭环弱磁控制策略的原理,搭建了仿真模型并进行仿真结果分析。 (2)根据内置式电机交、直轴电流变化以及弱磁控制算法复杂的特点,引入近似化的思想,采用多项式拟合方法设计最大转矩电流比(MTPA)控制,采用近似化抛物线理念设计最大转矩电压比(MTPV)控制,并利用统计对比分析简化前后数据差,数据表明误差极小,不影响运行结果。根据电流的耦合特性,设计了电流解耦环节,根据电机运行特性,合理设计转速转折条件。最后搭建模型,并进行多种运行工况的模拟,通过与传统弱磁控制方法进行对比,表明所设计方法具有优越的稳定性能,能有效实现弱磁扩速。 (3)在所设计控制器的基础上引入模型预测算法思想,利用电流和转矩预测的技术,将内置式永磁同步电机运行区域划分为三种,通过电压、电流限制以及MTPA和MTPV曲线的条件,设计不同的约束函数和相关的权重因子,并根据不同区域的特点,设置不同的转速切换转折条件以满足稳定提速的要求。最后搭建模型与仿真分析,结果表明其性能稳定、效果好,且区域之间过渡稳定平滑,削弱了转矩波动以及高速运转期间的电流谐波。 (4)搭建了以ST公司的STM32F103ZET6控制芯片以及智能功率板(IPM)组成的实验平台,结合上位机ST Motor Control Workbench以及外接示波器进行实验验证,结果表明所设计的控制器具有正确性以及实用性。

关键词： 锂电池   半桥型均衡器   移相控制   模块化结构   组间均衡   组内均衡  

摘要： 当下,随着着社会和经济的不断持续发展,环境污染和能源枯竭等问题愈发严重,因此,环境问题是世界各国和地区可持续发展必须面对的严峻挑战。解决该问题的有效举措之一便是大规模发展电动汽车,锂离子电池具有能量密度高、无记忆效应等特点,在电动汽车的生产中常被选作动力源,为满足所需较高的电压以及功率,需要将电池单体进行串联。但在锂电池的具体生产过程中,目前由于工艺生产的问题会导致各电池单元性能存在差异,具体体现在各电池单体在初始容量、内阻、充放电效率等存在不一致性。由此,电池组的安全和寿命在使用过程中会受到一定的影响。综上所述,电池均衡器的研究与发展其主要目标是为减小锂电池单体间的不一致性。 本文采用一种基于移相控制策略的模块化半桥型均衡器,对其均衡电路拓扑结构进行电路分析,并绘制其等效电路图,通过时域与基波分析法两种方式对均衡器均衡电流与输出功率进行分析,主要对影响均衡器均衡电流大小的各因素进行推导与分析,并且给出了均衡器各主要参数的设定范围。针对传统实时电压采样导致采样结果误差较大的问题,本文在设计过程中采用分时电压采样的方式,提高了各电池单体的电压采样精度,确保均衡器均衡效率。研究结果表明:基于移相控制策略的模块化半桥型均衡器能够实现各电池单体间的电压均衡。 针对基于开环控制策略下的半桥型均衡器均衡电流较小的问题,本文采用移相控制策略,使电池组内各电池单体电池电压差较小时也有较大的均衡电流。且本文采用模块化结构,在不增加电路拓扑以及程序设计难度的前提下,当电池组内电池单体数量较多时,仍然具有较大均衡电流。

关键词： PLC   工业网关   变频器   控制系统  

摘要： 本文介绍了基于西门子PLC与变频器在湖南中南黄金冶炼有限公司(以下简称公司)汨罗江取水基地水源地无人值守系统改造中的应用，包括系统组成、主要功能及PLC控制系统设计，以及变频器控制设计等功能设计。公司取水基地建于2007年公司建厂时，在汨罗江边建有一座取水泵站和一座取水集水井。集水井内设30kW取水泵两台，一用一备，通过焊接钢管将水送至厂内供生产和消防用水。水泵控制方式为软启动，不仅功耗大，对泵的使用寿命也产生了很大影响，加速了其老化。水源地设岗位员工2名，专门负责取水泵的日常运行。每年汛期，汨罗江水位暴涨。水位高时，值守人员需紧急撤离，存在一定的安全风险。针对发现的这些问题，应用西门子PLC与变频器相结合的改造方式完成水源地无人值守系统改造。该系统于2023年5月改造完成，截至2023年12月底，系统运行可靠、安全、稳定。

关键词： FC302变频器   施耐德M340   以太网   通信  

摘要： 研究施耐德M340系列PLC与丹佛斯FC302变频器之间的通信问题。详细给出了系统的通信网络配置、参数设定和编程方法，实现M340系列PLC与变频器之间通过以太网数据传送的通信技术。测试结果表明施耐德M340系列PLC与丹佛斯FC302变频器能够成功实现通信，并且数据读写准确。

关键词： 永磁同步电机   位置控制   矢量控制   反步终端滑模   扩张状态观测器  

摘要： 永磁同步电机(Permanent Magnetic Synchronous Machine,PMSM)作为一种高效、稳定性强的电机类型,近年来在各个领域都有着广泛的应用,工业自动化、新兴能源和电动汽车等领域对永磁同步电机的性能有着更高的需求。为此,现如今的研究聚焦于如何更加快、准、稳的对电机进行驱动控制和高精度的定位。目前,在PMSM的控制方法中,磁场定向矢量控制(Field-Oriented Control,FOC)的方法被广泛应用。在FOC控制系统中,尽管比例积分微分控制器(PID)以其稳定性佳、调整灵活以及实现简便等特性受到广泛应用,然而其性能却深受参数选取的影响。特别是在面对非线性系统时,PID控制器显得力不从心,其鲁棒性相对较弱,难以适应高精度和快速响应的特殊需求。此外,三环控制系统——包括位置环、速度环和电流环的串联连接,在频率响应方面存在着固有的局限性,即其响应速度存在上限。鉴于此,本研究对传统的PMSM三环伺服系统所遭遇的挑战进行了深入的剖析,并针对性地提出一系列改进策略。经过仿真分析和实际应用的验证,这些改进措施不仅切实可行,而且展现出了显著的优势,为解决FOC控制系统中的关键问题提供了新的思路和方法。 基于永磁同步电机的数学模型,本文深入剖析了矢量控制的核心思想和实施策略,并详尽介绍了电压空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)。同时,本文还概述了实验平台的构建方式及其实现原理,并通过仿真和实验数据,验证了SVPWM技术的正确性,为后续分析奠定了坚实基础。 在面临系统参数扰动或负载扰动时,传统控制方法往往难以在保持鲁棒性的同时实现快速响应位置追踪。为解决这一问题,基于滑模控制技术和反步控制算法的基本原理,在永磁同步电机三环伺服系统的位置环控制器中进行了创新应用,并通过仿真对比和实验验证,展示了改进后系统相较于原始系统的优越性。 传统的永磁同步电机三环伺服系统采用串级结构,这在一定程度上限制了系统的频率响应。为此,结合自抗扰控制的基本原理,设计了一种非串级单环控制结构,将原有的电流环和速度环串级结构转化为并行结构。此外,还利用追踪微分器解决了PID控制中难以平衡的超调量与快速性之间的矛盾。最后,通过对比仿真与实验,验证了改进后系统在性能上的显著提升。