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全超导托卡马克核聚变发电装置快控电源的改进灰色预测滑模电流控制
1
作者
黄海宏
陈昭
王海欣
《电工技术学报》
北大核心
2025年第16期5317-5329,共13页
全超导托卡马克核聚变发电装置(EAST)快控电源是实现可控核聚变中等离子体垂直位移控制的重要装置。EAST快控电源采用多个H桥逆变支路并联工作模式,电源的总输出电流对参考电流的快速跟踪控制直接影响等离子体的平衡控制,而各个并联支...
全超导托卡马克核聚变发电装置(EAST)快控电源是实现可控核聚变中等离子体垂直位移控制的重要装置。EAST快控电源采用多个H桥逆变支路并联工作模式,电源的总输出电流对参考电流的快速跟踪控制直接影响等离子体的平衡控制,而各个并联支路的输出电流一致性对支路稳定工作十分重要。为加快EAST快控电源输出电流动态响应速度和保证各个支路电流平衡,该文提出一种改进灰色预测新型快速变幂次趋近率滑模控制方法,实现EAST快控电源输出电流的良好控制。为加快输出电流响应速度,在总输出电流反馈环节加入改进灰色预测,根据输出电流的凹凸性和积分思想对灰色预测背景值进行重构,将预测值加入到原始序列替换旧信息以实现滚动预测,可以有效提高输出电流的预测精度。设计以总电流跟踪参考电流和支路电流均衡为控制目的滑模面,提出一种新型快速变幂次趋近率以加快滑模系统的收敛速度。仿真和实验验证了提出的控制方法对比其他传统控制方法具有更好的支路电流一致性和更快的输出电流响应速度。
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关键词
全超导托卡马克核聚变发电装置(
east
)快控电源
输出电流
灰色预测
滑模控制
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职称材料
全超导托卡马克核聚变发电装置快控电源的干扰抑制离散积分滑模电流控制
2
作者
黄海宏
陈昭
王海欣
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第10期3141-3151,共11页
全超导托卡马克核聚变发电装置(EAST)快控电源的首要性能指标是快速跟踪参考信号,以输出电流实现负载线圈的励磁,对等离子体的垂直位移进行反馈控制。EAST快控电源负载线圈受装置内部部件和真空内等离子体的影响,线圈感值会出现小范围...
全超导托卡马克核聚变发电装置(EAST)快控电源的首要性能指标是快速跟踪参考信号,以输出电流实现负载线圈的励磁,对等离子体的垂直位移进行反馈控制。EAST快控电源负载线圈受装置内部部件和真空内等离子体的影响,线圈感值会出现小范围内慢时变波动以及线圈上存在互感电动势干扰,传统比例-积分(PI)控制方法在电流跟踪控制过程中存在不足。为了实现干扰的抑制和应对负载波动,提出一种带干扰抑制的离散积分滑模控制方法,根据系统状态方程设计离散积分滑模控制器,结合滑模干扰观测器实现集总干扰的观测,对集总干扰进行前馈补偿控制。为了抑制抖振和加快收敛速度,设计一种新型平滑饱和函数和增益自适应观测器,根据观测电流误差和跟踪电流误差自适应调整观测器增益。对比传统PI控制,仿真和实验验证了所提控制方法具有更加优良的电流跟踪特性,在输出电流超调更小的情况下动态响应更快,能够有效地抑制负载侧扰动,具有良好的鲁棒性。
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关键词
east
快控电源
离散积分
滑模控制
滑模干扰
观测器前馈补偿
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职称材料
基于改进灰色预测单神经元PI的全超导托卡马克核聚变发电装置快控电源电流控制
3
作者
黄海宏
陈昭
王海欣
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第6期1886-1897,共12页
全超导托卡马克核聚变发电装置(EAST)快控电源负载电感的电流受多种不确定环境因素的影响而难以预测,灰色预测无需精确对象模型,只需少量已知信息即可实现输出电流短期预测,已在EAST快控电源中有了一定研究应用。为解决灰色预测在EAST...
全超导托卡马克核聚变发电装置(EAST)快控电源负载电感的电流受多种不确定环境因素的影响而难以预测,灰色预测无需精确对象模型,只需少量已知信息即可实现输出电流短期预测,已在EAST快控电源中有了一定研究应用。为解决灰色预测在EAST快控电源中对突变信号边沿预测精度低和预测延时时间长的问题,提出一种改进灰色预测算法实现输出电流预测。在一个开关周期内对输出电流进行等时长间隔采样4次作为原始序列,将滚动式采样预测改为逐周期采样预测,在实现灰色预测的过程中不必依赖过去几个周期的历史采样信息,只需本周期的4个原始采样值即可实现输出电流的预测。根据预测电流与参考电流误差自适应调整单神经元比例-积分(PI)控制的输出增益,实现输出电流的快速准确控制。仿真和实验结果表明,在EAST快控电源电流预测过程中所提出的改进灰色预测,对比传统灰色预测具有更高的预测精度和更小的预测延时,改进灰色预测变增益单神经元PI控制能够在减小电流超调的同时加快输出电流响应速度。
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关键词
east
快控电源
改进灰色预测
逐周期采样预测
变增益单神经元PI
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职称材料
题名
全超导托卡马克核聚变发电装置快控电源的改进灰色预测滑模电流控制
1
作者
黄海宏
陈昭
王海欣
机构
合肥工业大学电气与自动化工程学院
出处
《电工技术学报》
北大核心
2025年第16期5317-5329,共13页
基金
国家自然科学基金区域创新发展联合基金资助项目(U22A20225)。
文摘
全超导托卡马克核聚变发电装置(EAST)快控电源是实现可控核聚变中等离子体垂直位移控制的重要装置。EAST快控电源采用多个H桥逆变支路并联工作模式,电源的总输出电流对参考电流的快速跟踪控制直接影响等离子体的平衡控制,而各个并联支路的输出电流一致性对支路稳定工作十分重要。为加快EAST快控电源输出电流动态响应速度和保证各个支路电流平衡,该文提出一种改进灰色预测新型快速变幂次趋近率滑模控制方法,实现EAST快控电源输出电流的良好控制。为加快输出电流响应速度,在总输出电流反馈环节加入改进灰色预测,根据输出电流的凹凸性和积分思想对灰色预测背景值进行重构,将预测值加入到原始序列替换旧信息以实现滚动预测,可以有效提高输出电流的预测精度。设计以总电流跟踪参考电流和支路电流均衡为控制目的滑模面,提出一种新型快速变幂次趋近率以加快滑模系统的收敛速度。仿真和实验验证了提出的控制方法对比其他传统控制方法具有更好的支路电流一致性和更快的输出电流响应速度。
关键词
全超导托卡马克核聚变发电装置(
east
)快控电源
输出电流
灰色预测
滑模控制
Keywords
experimental
advanced
superconducting
tokamak
(
east
)
fast
control
power
supply
output current
grey prediction
sliding mode
control
分类号
TM93 [电气工程—电力电子与电力传动]
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职称材料
题名
全超导托卡马克核聚变发电装置快控电源的干扰抑制离散积分滑模电流控制
2
作者
黄海宏
陈昭
王海欣
机构
合肥工业大学电气与自动化工程学院
出处
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第10期3141-3151,共11页
基金
国家自然科学基金区域创新发展联合基金资助项目(U22A20225)。
文摘
全超导托卡马克核聚变发电装置(EAST)快控电源的首要性能指标是快速跟踪参考信号,以输出电流实现负载线圈的励磁,对等离子体的垂直位移进行反馈控制。EAST快控电源负载线圈受装置内部部件和真空内等离子体的影响,线圈感值会出现小范围内慢时变波动以及线圈上存在互感电动势干扰,传统比例-积分(PI)控制方法在电流跟踪控制过程中存在不足。为了实现干扰的抑制和应对负载波动,提出一种带干扰抑制的离散积分滑模控制方法,根据系统状态方程设计离散积分滑模控制器,结合滑模干扰观测器实现集总干扰的观测,对集总干扰进行前馈补偿控制。为了抑制抖振和加快收敛速度,设计一种新型平滑饱和函数和增益自适应观测器,根据观测电流误差和跟踪电流误差自适应调整观测器增益。对比传统PI控制,仿真和实验验证了所提控制方法具有更加优良的电流跟踪特性,在输出电流超调更小的情况下动态响应更快,能够有效地抑制负载侧扰动,具有良好的鲁棒性。
关键词
east
快控电源
离散积分
滑模控制
滑模干扰
观测器前馈补偿
Keywords
experimental
advanced
superconducting
tokamak
(
east
)
fast
control
power
supply
discrete integral
sliding mode
control
sliding mode disturbance
observer feedforward compensation
分类号
TM91 [电气工程—电力电子与电力传动]
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职称材料
题名
基于改进灰色预测单神经元PI的全超导托卡马克核聚变发电装置快控电源电流控制
3
作者
黄海宏
陈昭
王海欣
机构
合肥工业大学电气与自动化工程学院
出处
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第6期1886-1897,共12页
基金
国家自然科学基金区域创新发展联合基金资助项目(U22A20225)。
文摘
全超导托卡马克核聚变发电装置(EAST)快控电源负载电感的电流受多种不确定环境因素的影响而难以预测,灰色预测无需精确对象模型,只需少量已知信息即可实现输出电流短期预测,已在EAST快控电源中有了一定研究应用。为解决灰色预测在EAST快控电源中对突变信号边沿预测精度低和预测延时时间长的问题,提出一种改进灰色预测算法实现输出电流预测。在一个开关周期内对输出电流进行等时长间隔采样4次作为原始序列,将滚动式采样预测改为逐周期采样预测,在实现灰色预测的过程中不必依赖过去几个周期的历史采样信息,只需本周期的4个原始采样值即可实现输出电流的预测。根据预测电流与参考电流误差自适应调整单神经元比例-积分(PI)控制的输出增益,实现输出电流的快速准确控制。仿真和实验结果表明,在EAST快控电源电流预测过程中所提出的改进灰色预测,对比传统灰色预测具有更高的预测精度和更小的预测延时,改进灰色预测变增益单神经元PI控制能够在减小电流超调的同时加快输出电流响应速度。
关键词
east
快控电源
改进灰色预测
逐周期采样预测
变增益单神经元PI
Keywords
experimental
advanced
superconducting
tokamak
(
east
)
fast
control
power
supply
improved grey prediction
cycle by cycle sampling prediction
variable gain single neuron PI
分类号
TM93 [电气工程—电力电子与电力传动]
TM917 [电气工程—电力电子与电力传动]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
全超导托卡马克核聚变发电装置快控电源的改进灰色预测滑模电流控制
黄海宏
陈昭
王海欣
《电工技术学报》
北大核心
2025
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职称材料
2
全超导托卡马克核聚变发电装置快控电源的干扰抑制离散积分滑模电流控制
黄海宏
陈昭
王海欣
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
3
基于改进灰色预测单神经元PI的全超导托卡马克核聚变发电装置快控电源电流控制
黄海宏
陈昭
王海欣
《电工技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
已选择
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