矢量结构

关键词： 转矩 异步电机

矢量结构（精选九篇）

矢量结构 篇1

交流异步电机较直流电机而言,具有结构简单,输出转矩大等特点,但是,异步电机同时又是一个多变量、强耦合、非线性的高阶时变系统[1],因而很难直接通过外部信号来准确控制其电磁转矩,这样也就很难适用于控制精度要求高的工业场合。1971年德国Bladchke F提出的矢量控制理论,通过坐标变换将异步电机模型等效为一台直流电机,因而方便地对异步电机实施控制[2]。传统PID控制方法可以使伺服系统获得一定的控制精度,但系统的鲁棒性能不佳[3],近年来,滑模变结构控制方法对系统参数变化和外部干扰具有良好的鲁棒性,动态响应快,并且易于设计与实现。本文通过滑模变结构控制器的设计实现了异步电机稳定、准确、快速地调速。

2 异步电机仿真模型与滑模变结构原理

2.1 滑模变结构原理

滑模变结构控制(SMVSC)[4]是变结构控制的一种控制方法,它的控制原理是当系统状态穿越状态空间的不连续曲面(超平面、开关平面)时,反馈控制的结构就发生变化,迫使系统在一定特性下沿状态轨迹作小幅度、高频率的运动,以使系统达到期望的性能指标,并且当系统进入滑模运动时,系统参数的变化或外界扰动对滑模运动几乎没有影响,因而系统就具有良好的自适应性与鲁棒性。

2.2 异步电机模型

在定子静止两相坐标系下,异步电机的电压一电流模型的状态方程[5]描述为:

其中:α=1/(LsLr-Lm2)。

异步电机机电动力学方程为:

3 滑模变结构控制器的设计

带滑模变结构的控制,其关键在于控制器的设计,本文采用滑模变结构电流控制器,其结构如图1所示。带滑模变结构异步电机矢量控制模型如图2所示。

对于滑模变结构控制器的设计,包括两个部分:一是设计滑模面,使得滑模面s=0;二是设计滑动模态控制率,以保证滑模面以外的运动点都可以在较短的时间内重新回到滑模面上。

3.1 滑模面s的设计

其中:i*sα,i*sβ分别为给定电流。

要使系统稳定在滑模面上,有:s1=s2=0,即:

3.2 滑动模态控制率的设计

为了消除变结构控制给系统带来的抖动,必须选取合适的增益常数[5]。在本文中,为了得到恰当的增益数值,采用了指数趋近律:.s=εsgn(s)+ks来确定增益常数。通过对控制率参数ε和k的调整,使系统能够尽可能的快速到达滑模面,从而保证系统的稳定性与动态品质。

令α-β坐标轴下异步电机的给定电压满足:

由李雅普诺夫稳定性理论知识,此时令该系统的李雅普诺夫函数为:

若系统可以返回滑模面,那么李雅普诺夫函数的导数满足v.<0,即:

此时滑动模态的控制率参数满足:

4 仿真与实验

为了验证滑模变结构控制器对异步电机控制的有效性,电机仿真参数如下:UN=380V,Rs=2.068Ω,Rr=1.96Ω,Ls=Lr=0.31H,Lm=0.289H,np=2,J=0.021kg·m2,变结构控制器中控制率参数取:kα=kβ=300,εα=εβ=10。如图3所示为电机目标转速与实际转速图。电机在t=0.1s时给定目标转速为1500r/min,在t=1s时使电机反转,给定目标转速变为-1500r/min。图4为电机在正、反转,加、减负载时的线电流、线电压波形图(在t=0.5s时加入60%的额定负载,1s时反转,1.4s时突减为40%的额定负载)。

为了验证滑模变结构控制策略下异步电机矢量控制系统的性能,采用以电机专用控制芯片(TMS320LF2812)作为控制器的实验平台,在DSP集成开发环境CCS(Code Composer Studio)2.0下采用C语言与汇编语言混合编程,调试了滑模变结构控制算法。实验中,CH1为转矩Te,CH2为转子磁链ψ,CH3为转速n,CH4为转速差en,CH5为定子磁链。

电机起动实验如图5所示,电机变负载实验如图6所示。

5 结论

从仿真与实验结果可以得出以下结论。

(1)电机启动起能快速建立磁场,使电机转速很快达到给定目标转速,转速曲线基本无超调,系统稳态精度较高;相电流、相电压波形较为平稳。

(2)电机突加、减负载时,相电流有所增加或减少,但磁链幅值保持不变,转速误差很小且能很快回零,说明滑模变结构控制系统具有较强的鲁棒性和动静态性。

参考文献

[1]陈伯时,陈敏逊.交流调速系统[M].北京:机械工业出版社,2005.

[2]吕昊,马明伟,聂子玲等.磁场定向不准对感应电动机系统性能影响的分析[J].电工技术学报,2005,20(8):84-88.

[3]纪志成,薛花,沈艳霞.基于matlab交流异步电机控制系统的仿真建模[J].系统仿真学报,2004,16(3):384-389.

[4]刘金锟.滑模变结构控制MATLAB仿真[M].北京:清华大学出版社,2005.

矢量结构 篇2

海棠台风结构对其降水影响的Q矢量分解研究

基于WRF模式对台风“海棠”登陆降水过程的成功模拟,本文初步尝试利用修改后的非地转干Q矢量(Q~N矢量)PG分解,定量揭示台风结构对台风降水和台风雨强差异形成的影响.结果表明:(1)在台风登陆过程的.不同阶段,对台风降水起主要贡献的台风结构因子是不同的.在台风登陆过程前12 h期间,对降水贡献最为显著的为Q~N_(shdv ),其次是Q~N_(alst) 和Q~N_(crst) ,而Q~N_(curv) 的贡献最小;在后12 h期间,对降水贡献最为显著的为Q~N_(crst) ,其次是Q~N_(curv) ,Q~N_(shdv )的贡献列第三,而Q~N_(alst) 的贡献最小.(2)各台风结构因子Q~N_(alst) 、 Q~N_(curv) 、Q~N_(shdv )及Q~N_(crst) 对台风降水发生的贡献都存在明显的时、空变化.(3)在台风登陆降水过程中,对每个时刻暴雨雨强形成有贡献的台风结构因子是不同的.相对来讲,Q~N_(curv) 对暴雨、 大暴雨及特大暴雨之间雨强差异形成的贡献最为显著,Q~N_(alst) 与Q~N_(crst) 的贡献情况较为接近,而Q~N_(shdv )的贡献则相对最小.通过Q~N矢量PG分解,可以定量揭示出登陆台风结构对台风降水的影响,这也是总的Q~N矢量(即Q~N矢量)难以揭示的潜在物理机制.

作 者：岳彩军 YUE Cai-jun  作者单位：中国气象局,上海台风研究所,上海,30;中国气象局台风预报技术重点开放实验室,上海,200030 刊 名：高原气象  ISTIC PKU英文刊名：PLATEAU METEOROLOGY 年，卷(期)： 28(6) 分类号：P458.1~+24 关键词：Q~N矢量分解   台风结构   台风降水   定量分析   Q~N partitioning   Typhoon structure   Typhoon precipitation   Quantitative analysis  

矢量结构 篇3

近年来，随着稀土永磁材料、电力电子技术和现代控制理论的快速发展，永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)因其气隙磁密高、转矩脉动小、效率高、结构简单和维修性好等优点，广泛应用于高控制精度和高可靠性的场合，如数控机床、航空航天、军用武器跟随系统以及机器人等行业，成为交流伺服系统的研究热点，在现代交流电机中占有举足轻重的地位。

由于调速系统存在参数时变、负载扰动以及电动机自身的严重非线性、强耦合等因素，这就要求一个高性能的永磁同步电机调速系统必须具有较好的动态响应性能、抗干扰能力和鲁棒性。与此同时，随着高速DSP、FPGA技术的快速发展，使得模型参考自适应和滑模变结构等现代控制理论逐渐应用于永磁同步电机控制系统。文中在研究永磁同步电机数学模型、磁场定向控制理论及滑模变结构控制理论的基础上，对传统的电流环PI控制器进行了改进，设计了基于滑模变结构控制理论的电流环鲁棒控制器。采用电流转速双闭环及转子磁链定向的SVP-WM矢量控制策略，使得系统的动态性能、抗干扰性和鲁棒性显著增强。

1 PMSM数学模型

永磁同步电机在忽略铁心饱和、绕组漏磁，并假设气隙磁势呈正弦分布，同时忽略磁场高次谐波的情况下，采用Clarke、Park坐标变换原理，得到PMSM在同步旋转d-q坐标系下的数学模型如下:

电气方程:

式中，ωe=Pωr

磁链方程:

电磁转矩方程:

机械运动方程:

式中，Ud、Uq、id、iq、Ld、Lq、ψd、ψq分别为d-q轴的电压、电流、电感和磁链;ψf为转子永磁体主磁链;Te、TL为电磁转矩和负载转矩;Rs为定子绕组电阻;P为电机极对数;ωr为转子角速度;B为粘滞摩擦系数;J为转动惯量。

2 电流环鲁棒控制器

滑模变结构控制系统具有良好的鲁棒性、对参数变化不敏感的优点，但是也存在先天缺陷———抖振，该缺陷极大影响着系统的动态性能。因此当采用滑模变结构原理实现高性能永磁同步电机控制系统设计时，不仅要确保电流环鲁棒控制器的鲁棒性，还必须解决抖振问题。下面将从切换面的选择、变结构控制的设计和开关函数的确定三个方面来构建和优化变结构控制器。

2.1 切换面选择

在确保滑动模态渐进稳定性和良好品质的前提下，按照滑模切换函数s(x)的选取原则和转子磁场定向控制原理定义滑模面为:

式中，s1为d轴电流控制滑模面，d轴参考电流id*为0;s2为q轴电流控制滑模面，q轴参考电流为iq*;k1、k2为积分系数，决定着误差收敛速度。

由于在滑模面中引入了积分项，因而可以确保电机d-q两轴的电流以很好的动态特性趋近于各自电流参考设定值，更好地保证滑模运动的动态性能，进一步地削弱系统的抖振。

2.2 变结构控制设计

变结构控制系统的运动，由正常运动和滑动模态两个阶段组成。第一阶段由切换面之外进入切换面，第二阶段在切换面上运动。两个阶段的过渡品质取决于这两个阶段的运动品质。为使系统具备可达性，需在切换面上形成滑动模态区。常用的常值切换控制、函数切换控制和比例切换控制只是简单保证了滑模变结构控制的三个基本条件，正常运动段的品质一直未受到重视。为了保证基本的三个条件，同时还能保证控制品质，在此选用指数趋近律式(8)来设计滑模控制器。

由式(6)-(8)计算可得:

由此可得两相旋转坐标系上的电机输入电压为:

采用指数趋近律，可确保系统滑模的存在性和可达性，实现滑模运动。当满足s1=s2=6)s1=6)s2=0时，系统运动状态到达切换面上，则可保证电机的d-q轴电流能够以很好的动态性能跟踪给定值。

2.3 开关函数选择

为了进一步削弱滑模变结构控制系统的抖振，采用式(11)的开关函数。其中λ1、λ2均为正数，其值选取过小则减抖效果不显著;选取过大则不利于系统正常运行段的动态品质，减缓响应速度。

3 PMSM控制框图

根据矢量控制的基本思想，通过坐标变换将定子电流分解成磁场电流分量和转矩电流分量。由式(3)可知，d轴给定参考电流为0，此时电磁转矩与q轴电流呈线性关系。因此，文中采用id=0的转子磁链定向的控制方式，只要准确检测出转子的空间位置(d轴位置)，控制逆变器使三相定子电流合成电流位于q轴，从而只要对定子电流幅值进行控制就能很好地控制电磁转矩。整个控制系统在SVPWM矢量控制中采用电流转速双闭环控制。由于转速环的响应速度相对于电流环响应速度慢很多，因此转速环仍采用传统的PI控制器，控制器输出作为q轴给定电流值。系统控制框图如图1所示。

4 仿真分析

在MATLAB/Simulink环境下搭建电流转速双闭环PMSM矢量控制系统仿真模型，如图2所示。主要包括PMSM模块、SVPWM模块、三相电压逆变器模块、坐标变换模块及滑模变结构电流控制器模块。

系统仿真参数如下:Ld=Lq=0.0085H、P=4、Rs=2.875Ω、J=0.0008kgm2、ψf=0.1 75Wb;id*=0。逆变器开关频率为10kHz，转速设定为启动时为600r/min,0.2s升到800r/min。负载转矩设定为启动时为3N.m,0.3s跳变为6N.m。仿真结果如图3所示。可知，启动后转速在0.0025s达到给定值，超调量为9.4%。0.2s时转速由600r/min跳变为800r/min，在0.0013s内达到800r/min，超调量为4.3%。同时在负载转矩变化时定子电流、电磁转矩、d轴电流和转子转速都保持良好的稳定性，脉动较小。因此证明由于滑模变结构电流环的设计，使得PMSM矢量控制系统动态响应更快、稳定性和抗干扰能力更强，整个系统的鲁棒性得到了提高。

5 结束语

文中在分析滑模变结构控制理论的基础上，设计了电流环鲁棒控制器，取代了传统的电流PI控制器。并且在MATLAB/Simulink环境下搭建了整个PMSM控制系统仿真模型。通过仿真结果证明了该电流环鲁棒控制器使得系统在响应速度、稳定性、抗干扰能力方面都优于传统电流PI控制器，整个系统鲁棒性更强。为实际PMSM控制系统设计提供了参考。

摘要：永磁同步电机具有转矩脉动小、效率高、结构简单、转矩/惯量比大等优点,广泛应用于交流调速系统。针对参数时变、负载扰动等引起的调速系统干扰问题,提出了一种基于滑模变结构控制理论的电流环鲁棒控制器,取代传统的电流PI控制器。采用电流转速双闭环和基于转子磁链定向的SVPWM矢量控制策略,使得系统动态响应更快、稳定性和抗干扰能力更强,鲁棒性大幅提高。通过MATLAB/Simulink仿真验证了该控制器设计的正确性。

关键词：永磁同步电机,滑模变结构控制,电流环鲁棒控制器,Simulink

参考文献

[1]Zhou Fu,Li Bei-zhi,Yang Jian-guo,et al.A Sliding Model Speed/position Observer Integrated With a PI Controller for PM Synchronous Mortors[J].IEEE international Conference on Robotics and Biomimetics,2007:15-18.

[2]F.-J.Lim,K.-K.Shyu,Y.-S.Lin.Variable Structure Adaptive Control for PM Synchronous Servo Motor Drive[J].IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems,1998(146):173-185.

[3]王鑫,黄巍.滑模变结构PI控制的PMSM伺服系统[J].伺服控制,2011(1):23-26.

[4]刘婷婷,谭彧,吴刚,等.基于SVPWM的高转速永磁同步电机控制系统的研究[J].电力系统保护与控制,2009,37(12):11-14.

[5]周中军,李华德,陈书锦,等.永磁同步电机滑模变结构直接转矩控制研究[J].电气传动自动化,2008,30(1):1-4.

[6]周复.高性能无传感器PMSMs控制系统的研究与应用[D].上海:东华大学,2009.

[7]董宁.自适应控制[M].北京:北京理工大学出版社,2009.

矢量的方向高中作文 篇4

生活，就是一条只有起点和终点的有向线段。

从一个人出生起，他便要用自己的脚印在这张A4的白纸上写下未来的每一句话。人类在哭泣中脱离母体，这便成了那一个圆圆的点。一岁了，该会走了吧?摇摇晃晃地走向前方双臂伸张开的怀抱，那将会是一个短暂的休息站，也会成为下一次挑战的起点。极不协调地扭动着的黑笔，弯弯曲曲地在纸上寻找着方向。

他曾有过这样一段花样年华，曾经有过满腔的热血，也曾经信誓旦旦地坦言要实现自己的抱负和立理想。那时候，吃饱了力气花不完每天打了鸡血似的奋斗、拼搏、向上;那时候，总有一种来自梦想源头的动力鞭打他往上跳，够到书上那唯一的一颗果实。黑色线段的增加速度貌似比之前翻了一倍还多;果断地脱离了原来小心翼翼试探着的稚气，笔直地冲向预想轨道的方向，没有丝毫犹豫。

走着走着，跑着跑着，大约二十多岁的光景，快奔三了吧。十多年的路途，速度又放慢了，不仅是内心的麻木和单一生活的疲软，他也看到了现实。有那么多条像他一样的.线段从原点出发，朝不同的方向散射出去。他开始徘徊、停滞不前;望望身边依旧盲目地朝梦想飞奔而去的人们，他嘴角微微上扬。等待他们的也许只是一堵看不见的墙呢，他苦笑。生活只有一条窄窄的缝隙，只有少数人才能通过那严峻的生存挑战。房贷、学历、就业困难、工资太低，这些必将成为年轻人寻梦路上数不清的绊脚石。线段的那一段点徐徐地停下，忽的转换了方向，朝着另一个方向疾驰而去，虽然付出了很多努力，但位移还是不变的。

累了，累着了，慢慢走吧。最后一段路途，爬的太过劳累了，却又有那么一些可以感到欣慰的。单程火车上，应该也只有这时候能够看看窗外的风景了吧。慢慢游走，慢慢瞧着，看火红的太阳挂在天边，看肥沃的土地上养育着成群的羔羊。这想必是大多数人所幻想的终点。奔波了一路，也该歇息安睡了吧?

当矢量的箭头被标注上的那一刻，起点和终点之间就只剩下了一条笔直地有向线段。蹒跚学步时的蜿蜒曲折、年轻力盛时的横冲直撞、三十而立时的犹豫尝试、老年拄拐时的四处走走看看，都被一把抹去。原先从起点走出去的人们，用他们复杂的曲折人生在这张白纸上画下了一朵美丽的生命之花。可当他们走到尽头，终点的箭头标记和生硬的直线和方向，这朵花忽的变成了一只蜷起身子的小刺猬，畏惧着身边的一切;把最柔软、最梦幻的部分抱进了自己的肚子，只留下生命的迹象和赤裸裸的起因和结果展现给世人。

矢量和它的现实原本就这么残酷。世人感受不到他在路上闻到的鸟语花香，也看不见他被石头磕绊时留下的淤青和疤痕，他们眼中只有方向，也唯有成功的方向;那些留在原点附近的小线段根本不能引人注目。只能在看不见的角落里孤独终老。

矢量的方向，是数学家和科学家穷尽一生也找寻不到的地方。也许现下的人们就是在摸爬滚打的路上踏上生命的方向的吧。

矢量结构 篇5

MRAS速度观测器对PMSM参数依赖性较强, 对PMSM参数变化较敏感, 而滑模变结构控制是一种非线性的鲁棒控制方法［13］, 当系统最终稳定在设计好的滑模面时, 系统状态不受原有参数变化和外部扰动的影响, 对参数变化和外部扰动具有较强的鲁棒性。为解决MRAS对电机参数的依赖性, 文献［14，15］将变结构引入到MRAS的感应电机无速度传感器中。

本文在文献[14, 15]基础上将滑模变结构方法引入到MRAS观测器, 并利用指数函数Sigmoid代替传统符号切换函数, 以解决MRAS对PMSM参数的依赖性和滑模抖动问题。将设计的变结构MRAS速度观测器应用于PMSM无速度传感器矢量控制系统［16］, 通过理论分析和仿真实验, 将证明所提出的PMSM无速度传感器在矢量控制系统的速度辨识方法中具有较好的动静态性能和较强的鲁棒性。

1 PMSM数学模型

在转子磁场定向的dq旋转坐标系中, PMSM的定子电流数学模型为

式 ( 1) 中id、iq、ud、uq分别为dq轴定子电流分量和电压分量; Ld、Lq分别为dq轴定子电感; Rs为定子电阻; ψr为转子永磁体磁链; θe、ωe分别为转子电气位置角和电气角速度。

2变结构MRAS观测器的PMSM无速度传感器矢量控制

本文所设计的变结构MRAS速度观测器的PMSM无速度传感器控制矢量系统框图如图1所示。

所设计的控制系统是磁场定向的矢量控制 ( field orientation control, FOC) , 其原理是在转子磁场旋转坐标系中对激磁电流id和转矩电流iq分别控制, 并采用经典的PI控制器, 根据电机反馈的速度形成闭环控制系统, 其调速范围大, 动态性能好, 转矩脉动小［17］。

针对无速度传感器的PMSM, 在传统MRAS的基础上, 设计变结构MRAS速度观测器对PMSM进行闭环系统, 以实现PMSM速度准确控制。

2. 1传统MRAS转速辨识

在电机定子电流方程式 ( 1) 中含有待估计的转子速度信息, 可将该电流模型作为可调模型, 将电机本体作为参考模型, 采用并联结构辨识电机速度。为便于分析, 式 ( 1) 可表示成如下的矩阵形式

式 ( 2) 中

即

可调模型

式 (4) 中:分别为定子电流的的dq轴分量的估计值;为转子电角度的估计值。

即

式 (5) 中

定义状态误差

由式 ( 2) 、式 ( 4) 和式 ( 6) 可得状态误差方程

式 (7) 中:

根据POPOV超稳定理论: ①线性时不变前馈传递函数为H ( s) = C ( sI - A) －1为严格正实; ②非线性时变环节满足POPOV不等式

式中γ2是一个有限的正数, 当时MRAS系统将稳定, 则系统的估计速度能够跟踪实际速度, 估计值等于实际值。选择PI自适应律可以保证η (t0, t1) ≥-γ2成立, 可得

式 ( 8) 中Kp、Ki分别为比例和积分常数; ωe ( 0) 为初始速度。

2. 2变结构的MRAS速度观测器的设计

滑模变结构是根据状态偏差的大小和极性, 使反馈信号u ( x) 的大小和极性做相应的变化, 从而让控制器从一种结构切换到另一种结构, 以达到一定的控制性能要求, 一般滑模控制器的表达式为［13］:

式 ( 9) 中: u+ ( x) ≠u－ ( x) , S ( x) =0为切换超平面, 选择原则为保证最终滑动模态的稳定性及动态品质。

变结构的MRAS原理是利用滑模变结构理论寻找等效的转速 ωe, 使受到随机与不确定因素影响的实际系统的速度能够跟定给定速度, 既

式 ( 10) 中:

滑模变结构速度观测器的设计包括以下两部分, 即

2. 2. 1设计滑膜面

设计滑模面S ( x) , 使得所确定的滑动模态渐近稳定且具有良好的动态性能。构造的滑膜面为

2. 2. 2控制率的设计

常规的滑模变结构控制的设计方法有常值切换控制、函数切换控制、比例切换控制。根据控制要求选用常值切换控制u = u0sgn[S ( x) ], 其中, u0是待求的常数, sgn是符号函数。

只要滑模面和滑模控制率得到确定, 滑模变结构控制就建立起来。即:, 其中转子电角度的估计值符号函数的低频分量, k为滑模增益。

滑模变结构的不连续开关特性将会引起系统的抖振, 抖振会影响控制的精确性, 增加系统的能量消耗, 破坏系统的性能, 因此可在滑动模态控制中引入准滑动模态, 采用双曲正切连续函数Sigmoid代替符号切换函数, 较传统滑模速度观测器减少了滤波环节。

滑模变结构MRAS速度观测器转速估计为

式 ( 12) 中

式中, H为Sigmoid函数, a为大于零的实数。变结构MRAS的速度辨识框图如图2所示。

2. 3稳定性分析

滑模变结构控制系统的运动由趋近运动和滑模运动组成, 其中趋近运动需要满足滑模存在性和可达性条件, 即满足广义滑动模态的存在条件

式 ( 14) 中:

则式 ( 14) 可表示为

由式 ( 12) , 则式 ( 15) 可表示为:

式 ( 16) 中f1是关于参考电流、估计电流、电气角速度和电机参数的有界函数, 即其有一个上界值。

式 ( 17) 中f2> 0, SH ( S) > 0, 所以存在够大的滑模增益k使得Sf1- SkH ( S) f2< 0, 即当SkH ( S) f2> Sf1时, 则SS <0, 从而保证速度辨识器的稳定性。

3仿真研究

为验证提出的变结构MRSA速度辨识算法的可行性、有效性, 本文选择表面式PMSM。选用MATLAB元件库中自带的PMSM模块, 电机参数如表1。在Simulink中对设计的控制系统进行仿真。 系统采用id= 0的矢量控制策略, 速度环和电流环均采用PI控制, 观测器分别采用传统的MRAS和变结构的MRAS对其进行仿真, 并对结果比较分析。

FOC矢量控制系统的参数为:速度控制器的Kp=0.35, Ki=60;dq轴电流控制器的Kp=30, Ki=1 900;变结构MRAS中a=0.002, k=2 000。

图3为给定起始速度为1 000 r/min时空载起动, 在t = 0. 5 s时速度为- 1 000 r/min的传统MRAS和变结构MRAS的速度响应曲线。图3表明变结构MRAS速度观测器的动态性能较好, 速度响应较快。

图4为给定起始速度为1 000 r/min时空载起动, 在t =0. 5 s时突加负载为12 N的传统MRAS和变结构MRAS的速度响应曲线。图4表明变结构MRAS比传统MRAS抗干扰能力更强, 速度跟随性较好。

图5、图6分别为传统MRAS和变结构MRAS在PMSM电阻正常及电阻变化时速度响应。在电机实际运行, 由于电机自身发热会使电机的电阻变化。为验证所设计的变结构MRAS观测器对电机参数的鲁棒性, 使PMSM定子的电阻Rs从0. 958 5 Ω 变化为1. 158 5 Ω, 给定起始速度为1 000 r/min。图5、6表明, 传统MRAS速度观测器抗电机参数变化的鲁棒性较差, 而变结构MRAS速度观测器对电机参数变化具有较强的鲁棒性。

仿真结果表明, 变结构MRAS速度辨识系统速度动态响应较快, 静态时的速度误差较小, 对电机参数变化具有很强的鲁棒性。

4结论

针对传统MTAS速度观测器对PMSM参数依赖性强的缺点, 以及变结构中常用的符号切换函数抖动大的缺点, 设计了以连续的双曲正切函数Sigmoid为切换函数的变结构MTAS速度观测器, 将其应用于无速度传感器的PMSM矢量控制系统中。在理论分析的基础上进行了仿真研究, 仿真结果表明本文所提出的变结构MRAS速度观测器对PMSM的速度估计精度较高, 对PMSM参数变化的鲁棒性比传统MRAS好。

摘要：为改善传统模型参考自适应系统 (model reference adaptive system, MRAS) 速度观测器对电机参数和负载变化敏感的缺点, 针对永磁同步电机, 基于变结构技术, 提出一种变结构MRAS速度观测器。该方法利用滑模变结构代替MRAS中的自适应律, 利用连续的双曲正切函数Sigmoid代替符号切换函数, 可以降低滑模模态的抖动。理论分析和仿真结果表明, 基于变结构MRAS观测器的PMSM无速度传感器矢量控制系统具有较好的动静态性能, 且具有较强的鲁棒性。

矢量结构 篇6

多相系统具有转矩脉动小、冗余度高、系统静动态性能优良等诸多优点, 是目前实现高压大功率交流传动的一种重要途径。双Y移30°电机能够消除三相电机中5, 7次谐波磁场对电磁转矩的危害, 因此成为了目前研究较多的一种重要的多相电机结构形式[1,2,3,4]。为了在满足转矩控制要求的同时有效地抑制定子电流谐波, Yifan Zhao等[2]针对双Y移30°感应电机提出了采用空间矢量PWM控制的方法。Djafar Hadiouche[3]在此基础上分析了4种零矢量分配策略, 指出零矢量插入位置会对电机的控制性能产生影响。但是对于零矢量的具体选择和分配尚未进行系统的分析。本文在上述文献的基础上, 将空间矢量PWM控制方法扩展到双Y移30°永磁同步电机驱动系统, 详细阐述了零矢量的选择原则, 提出并分析了七种零矢量的作用模式。仿真结果显示不同的零矢量作用模式会对定子谐波电流和电磁转矩波动产生影响。

2 双Y移30°永磁同步电机的空间矢量PWM技术

双Y移30°永磁同步电机结构和逆变器驱动系统如图1所示。电压型逆变器能输出26=64种空间电压矢量 (用顺序为FEDCBA的二进制数来表示, 1代表上桥臂导通, 0代表下桥臂导通) , 其中000000、000111、111000、111111是两套三相绕组同时接到正电源或负电源, 电机端电压实际为零, 称为零矢量, 以0、7、56、63代码标记。

双Y移30°永磁同步电机数学模型是一个多变量、强耦合的非线性高阶系统, 采用空间矢量解耦坐标变换技术[2], 将双Y移30°永磁同步电机的电压方程、磁链方程和转矩方程建立在三个两两正交的二维子平面上:与机电能量转换相关的αβ子平面、与k=6m±1 (m=1, 3, 5, …) 次谐波相关的z1z2子平面和k=3m (m=1, 2, 3, …) 次谐波相关的o1o2子平面。在两套绕组中性点独立且绕组对称的情况下, o1o2子平面中定子电压矢量均为零向量, 此时双Y移30°永磁同步电机系统蜕变为四阶系统。

结合相关文献[2]对感应电机的分析, 本文进行双Y移30°永磁同步电机PWM控制时, 对于每个PWM周期, 在控制αβ子平面下合成电压矢量为参考电压矢量的同时, 需要控制z1z2子平面内的合成电压矢量为最小, 以抑制定子谐波电流。为了取得最大的直流母线电压利用率, 在αβ子平面选取四个与参考矢量v*αβ毗邻的幅值最大的电压矢量, 如图2所示。此时经空间矢量解耦坐标变换后, 在αβ子平面幅值最大的电压矢量恰是z1z2子平面中幅值最小电压矢量[2], 保证了在αβ子平面满足参考电压矢量的同时, 使z1z2子平面上产生的电流谐波含量为最小。

以图2所示参考电压矢量v*αβ在扇区1的情况为例进行分析。由v*αβ所在位置选择有效电压矢量为V1~V4, 当参考电压矢量落在扇区1时选择的有效电压矢量为45-41-9-11, 其他扇区依次类推。

选定四个有效电压矢量后, 由下式计算它们和零矢量各自的作用时间。

其中, Vxk为第k个电压矢量在x轴上的投影;Tk为第k个电压矢量在一个PWM周期里的作用时间, V5与T5分别为零矢量和其作用时间。vα*与vβ*为αβ子平面中的参考电压矢量。需要注意的是, 为了尽可能消除定子低次谐波电流, 式 (1) 已令z1z2子平面中的参考电压矢量为0, 即v*z1=v*z2=0。

3 零矢量的选择与分配

在确定零矢量的作用时间后, 还需要选择合适的零矢量并作用在恰当的位置。

为了消除偶次谐波, 电压调制波需要为对称波形, 即在一个PWM周期里, 需满足各矢量对称作用的要求。对应图2, 电压有效矢量的作用顺序为V1-V2-V3-V4-V4-V3-V2-V1, 每次有效矢量的变更六组开关均仅变化一组, 即开关动作次数仅为1。根据六相桥臂是否在每个扇区都动作, 将平面电压矢量调制模式分为连续调制模式与不连续调制模式两种。为了实现连续调制, 除了与三相SVPWM一样在有效矢量序列的首尾和中间插入零矢量外, 还需在V2-V3与V3-V2之间插入一个合适的零矢量, 以保证在一个PWM周期内, 所有开关均动作。即最后的作用顺序为

其中, V0A、V0B、V0C分别表示相应位置的零矢量。下面依次分析这三处零矢量的选择依据。

V0C:由于V0C将同一个有效矢量V4分隔为两段相同的作用时间, 故为了尽量减少开关动作次数, 需根据V4选择V0C, 保证V0C与V4相互变换过程中开关次数最少。以开关代码表示的各有效矢量对应的零矢量如表1所示。

V0A:由于给定目标矢量在一个扇区中停留的时间长达数十到上百个PWM周期 (视额定频率fn与PWM周期Tpwm的关系而定) , 为了尽量减少开关动作次数, 故在选择V0A矢量时, 需着重考虑在同一扇区中V0A与V1相互变换过程中的开关次数最少, 即V0A相当于插入在两段V1作用时间之间。因此, V0A与V1的对应关系与V0C与V4的关系一致。

V0B:V0B插入于V2与V3之间, 目的是为了保证每个PWM周期内每组开关都至少动作一次。V0B与V2的对应关系与表1中V0C与V4的关系一致, 并且如此选择的V0B是在V2与V3间插入零矢量后V2与V3相互变化过程中开关总次数最少的一个零矢量。

根据是否在三处位置插入相应零矢量, 还可选择的调制模式有V0A-V0B, V0A-V0C, V0B-V0C, V0A, V0B, V0C六种 (V0A-V0B模式即代表V0A-V1-V2-V0B-V3-V4-V3-V0B-V2-V1-V0A, 以此类推) 。如前文所述, V0A、V0B、V0C的选择均能保证开关次数最少, 故此时各种调制模式下V0A、V0B、V0C仍按表1所对应的进行选择。由表1还可以发现, 由于V0B与V0C相隔两个有效矢量, 其选择的零矢量恰好每一位都互补 (0-63, 7-56) , 故调制模式C2 (V0B-V0C) 与C1 (V0A-V0B-V0C) 均为连续调制模式。

为了进一步减少调制过程中的开关次数, 也可以选择不连续调制模式。5种不连续调制模式分别命名为DA1 (V0A-V0B) 、DA2 (V0A-V0C) 、DB1 (V0A) 、DB2 (V0B) 、DB3 (V0C) 。

图3为一个PWM周期内四种典型调制模式的PWM波形, 包含C1和C2两种连续调制模式、零矢量仅作用于首尾和中间的DA2零矢量以及仅作用于中间的DB3两种典型的不连续调制模式。由图3可知, 不连续调制模式在一个PWM周期内均至少有一个桥臂不动作。由于在同一扇区内, 空间矢量的选择是不变的, 故一个PWM周期内的开关动作情况即代表一个扇区内的开关动作情况。连续模式C1在一个PWM周期内各个开关管共动作22次, C2共动作18次, 而不连续模式DA2共动作14次, DB3共动作10次。可见, 相比连续模式C1, 不连续模式能显著降低开关次数。

三种未在图3中表示出来的调制模式动作次数分别为DA1:18次, DB1:10次, DB2:14次, 分别与图3中的C2、DB3、DA2一致, 故此处不再赘述。

4 仿真结果与分析

为了研究连续和不连续调制模式下空间矢量PWM调制方法有效性, 以一台双Y移30°永磁同步电机进行仿真研究。转速给定始终为300r/min, 给定额定负载17.5N·m。分别选择两种连续与不连续调制模式作比较。仿真结果如图4所示。

将图4的转矩脉动比较图量化得表2。

根据以上的分析和仿真结果的对比, 可以看出:

(1) 对于空间矢量调制方法, 通过合理选择零矢量并安排其作用位置, 可以减少逆变器开关管状态转换的次数, 即降低开关动作次数 (见图3) 。

(2) 不连续调制模式 (见图4 (c) 和图4 (d) ) 的αβ平面电流圆轨迹平均半径与连续调制模式 (见图4 (a) 和图4 (b) ) 相比更小, 即相应的αβ平面的电流谐波含量比连续调制模式少, 且零矢量集中于中间模式 (见图4 (d) ) 比零矢量分散于首尾两端和中间的模式 (见图4 (c) ) 谐波电流更小。

(3) 不连续调制模式的电磁转矩波动平均范围与连续调制模式相比更大, 且零矢量集中于中间模式 (图4 (d) ) 的电磁转矩波动比零矢量分散于首尾两端和中间的模式 (图4 (c) ) 更大, 但波动范围都限制在3%以内, 符合系统运行要求。

5 结论

由以上对适用于双Y移30°永磁同步电机的空间矢量PWM技术零矢量分配原则的分析和仿真能看出, 在确定零矢量作用时间的基础上, 零矢量的分配可以采用连续和不连续两种调制模式。其中不连续调制策略虽然一定程度上加大电磁转矩的脉动, 却能在大幅度减少开关次数的同时, 取得比连续调制策略更小的定子谐波电流。本文虽然选择的是参考电压矢量毗邻的最大四个矢量, 但对于其他的有效矢量选择方式 (如选择最大与次大的各两个矢量) , 零矢量的选择原则与作用方式均可类推得到。

摘要：双Y移30°永磁同步电机是一个强耦合的六维系统。为了实现转矩的解耦控制, 将该系统经解耦坐标变换, 建立在三个两两正交的子平面上, 通过空间矢量PWM技术对转矩和定子谐波电流进行统一控制。本文针对该种空间矢量PWM技术, 详细研究了连续调制模式和不连续调制模式下的零矢量的选择依据及其分配情况。仿真结果显示, 连续调制模式能取得更小的转矩波动, 而不连续调制模式能在大幅度减少开关次数的同时, 取得比连续调制策略更少的定子电流谐波含量。

关键词：双Y移30°永磁同步电机,空间矢量PWM,零矢量,连续调制,不连续调制

参考文献

[1]E A Klingshirn.High phase order induction motors part Idescription and theoretical considerations[J].IEEE Trans.on Power Apparatus and Systems, 1983, 102 (1) :47-53.

[2]Yifan Zhao, Thomas A Lipo.Vector PWM control of dual three phase induction machine using vector space decomposition[J].IEEE Trans.on Ind.Appl., 1995, 31 (5) :1100-1109.

[3]Djafar Hadiouche, Lotfi Baghli, Abderrezak Rezzoug.Space-vector PWM techniques for dual three-phase AC machine:analysis, performance evaluation, and DSP implementation[J].IEEE Trans.on Industry Applications, 2006, 42 (4) :1112-1122.

矢量结构 篇7

关键词：矢量信号分析,PXI模块,小型化

基于PXI硬件平台的矢量信号分析设备的小型化和模块化在现代仪器设备的设计、尤其是小型化、手持式、便携式测试中得到广泛应用, 也是各大厂家进行小型化设备设计追求的重要目标。本文通过系统设计, 利用接收模块输出的中频A/D后的数据流, 在基于PXI的系统中实现ASK、FSK、PSK、BPK、QPSK和QAM64等几种典型数字调制信号的矢量分析, 包括信号的频域、时域和调制域分析以及EVM、相位误差, 幅度误差、I/Q偏移误差、模板散射、通道功率和邻道功率测量等功能;并通过矢量图、星座图、眼图和相位网格图等测试模型, 计算矢量分析误差等各种测试参数;测量结果存储为数据文件并以多窗口形式显示, 包括频谱图、矢量图、星座图、眼图、格图等图形显示;支持调制准确度测量, 具备时域、频域和调制域多域参数同步显示, 分析结果可进行多窗口、多轨迹显示以及多频标关联标定;数字解调具备参考信号生成功能, 解调参数可以灵活配置。最后的测试结果表明, 所设计的系统运行可靠, 适用于小型化和模块化的设备设计需求。

1 系统设计

矢量信号分析软件功能复杂, 包括各种可配置参数, 以及多种格式的输入和输出数据, 多窗口同步显示, 以及强大的数据分析功能。为了满足软件的可配置、可升级以及友好的用户界面, 本方案采用面向对象软件设计方法, 以数据为中心, 各功能模块均为对数据的处理, 并且根据用户设置可动态装载;每个功能模块设计多个参数可配置实例, 以实现指标要求的不同信号分析算法, 中间计算结果以文件形式存储;最终结果可以根据用户设置的触发条件进行分析, 并转换成多种数据形式存储, 按用户需求在多窗口显示。

1.1 软件框架

矢量信号分析软件框架如图1所示。图中, 粗线为数据流向, 细线为控制参数传递;红色框为功能模块, 橙色框为设置和显示界面, 灰色框为数据。

首先读入中频数据流存入数据文件;然后根据用户设置, 进行可变带宽信号降采样后在基带生成数字I/Q信号;利用用户输入校准数据或自动校准算法, 生成时域均衡滤波器, 对重采样后的数据进行时域修正;接下来通过匹配滤波器进行脉冲成形, 再计算FFT频谱, 然后进行数字解调、解码, 获得码流;最后根据用户设置的触发条件进行数据分析和误差计算, 并以多种形式显示结果。

1.2 静态模型

矢量信号分析软件采用三层体系结构, 如图2所示, 包括以下方面。

1) 表示层:实现用户交互和多窗口显示等, 对外提供统一的接口。

2) 处理层:实现信号处理和矢量分析算法。

3) 存储层:实现数据存储和文件管理。

三层体系结构将具体处理算法与数据存储以及结果显示等隔离, 可以较好地适应不同的信号处理算法。

表示层提供一个一致的接口, 采用Façade模式可以简化外部界面程序和算法系统间的交互, 降低外部用户接口与内部算法子系统之间的依赖。另外, 设置一个专门的更新管理器, 作为Observer, 当有新的数据/结果更新时通知显示进行修改。

存储层采用Bridge模式, 将数据存储和文件管理的具体实现细节隐藏, 可以提高系统的可扩充性。

处理层采用Strategy模式, 以便封装算法, 并支持一系列可重用的算法, 从而可以在运行时方便地根据需要在各个算法之间进行切换。其中的时域处理包括图1中的模块1~4;频域处理包括图1中的模块5;调制域处理包括图1中的模块6~8。

1.3 动态模型

矢量信号分析软件的组件协作图如图3所示, 描述了各功能组件的协作关系。用户面对配置器, 以图形化界面对参数和触发条件等进行配置;配置器将配置数据发送到统一界面接口, 并保存为配置文件;界面接口通知窗口管理器以及策略管理器;窗口管理器管理多窗口显示。策略管理器根据用户的配置装载相应的信号处理算法, 对输入的中频数据流或数据文件进行处理和分析, 包括时域、频域和调制域的处理和分析;各信号处理算法根据策略管理器传递的参数和命令, 启动不同的具体处理算法;时域、频域和调制域的计算结果保存到结果文件, 可供用户查看, 同时也是下一步数据分析的输入。数据分析也需从界面接口接收配置参数, 并根据不同要求对结果数据进行误差分析。更新管理器一直观察数据分析的结果, 一发现有更新就通知窗口管理器, 以便及时更新多窗口的显示。如果发生错误, 则以错误日志的方式记录下来, 并启动错误报告告知用户。所有对文件的操作均通过文件管理器来完成。

1.4 处理流程

矢量信号分析软件的处理流程如图4所示。对于几种不同的数字调制方式, 根据用户输入的参数, 分别调用不同的参考信号生成、解调和分析等模块, 后面会详细介绍相应算法模块的具体设计。

2 关键技术及算法

矢量信号分析软件的设计包括若干关键算法和相应的模块设计。这些关键算法和相应的模块可分为两类, 即通用的和特定的。其中通用模块包括数字下变频模块、常用的滤波器模块, 符号同步模块和载波同步模块, 及其均衡模块, 这些算法是通用的, 也是该系统的关键技术。

2.1 观察矢量信号的方法

在矢量信号分析中观察数字调制信号特性的方法通常有三种, 即矢量图、星座图和眼图。对于CPM调制而言, 通常研究其相位轨迹图。

2.1.1 矢量图

通信系统是用于传输信息的系统, 而信息是指事物的状态或方式及其状态或方式的变化, 而这种状态转换为矢量后, 状态之间的转换就演变为矢量之间的转换与过渡。而矢量图中从坐标原点到某一点之间的矢量的幅度的大小则可以度量该信号的瞬时功率的大小, 即状态过渡之间的电平大小。

2.1.2 星座图

星座图是I/Q平面上状态位置的极坐标映射, 表示所有允许符号的有效位置。通常, 如果一个符号可以表示n比特时, 系统中总计有M=2n个独立的符号。因此在相应的直角坐标系统可以用分布于内的M个点来表示。从理论上来看, 星座图应当是特定几个点。但实际系统受到各种干扰和噪声的影响, 因此其星座图通常发生“弥散”效应, 如果星座图的弥散效应越严重, 则受到的干扰或噪声的影响越大。图5给出了QPSK信号在不同信噪比的情况下相应的星座图。当噪声严重时, 则星座弥散的越开。

2.1.3 眼图

I和Q眼图是数字通信信号另一种常用的分析显示, 它描述的I路或Q路信号幅度随时间的变化的情况。眼图对于数字信号传输系统给出了很有用的信息, 它能直观地表明码间串扰和噪声的影响, 能直接评价一个数字调制信号中基带信号的性能优劣。

由图6可以看出:“眼睛”张得愈开, 测试的信号质量愈好;“眼睛”高度描述了该调制信号所能容忍的噪声容限;“眼睛”顶部宽度描述信号可抽样的时间范围;“眼线”顶部斜率可以描述对定时的敏感程度。

由图6可以看出:“眼睛”张得愈开, 测试的信号质量愈好;“眼睛”高度描述了该调制信号所能容忍的噪声容限;“眼睛”顶部宽度描述信号可抽样的时间范围;“眼线”顶部斜率可以描述对定时的敏感程度。

2.1.4 相位轨迹图

相位轨迹图又称为格形图, 用于映射被测信号或理想 (参考) 信号的相位随时间的变化 (每个符号的相位轨迹) 。MSK (最小移频键控) 信号具有恒定幅度、但要改变相位以传输信息。相位轨迹图常常用来表征这些信号, 因为它们能映射每个符号上的相位过渡和轨迹。

2.2 数字下变频软件实现

原理框图如图7所示, 150MHz输入中频 (带宽40MHz) 被高速AD量化 (带通采样率拟采用200MSPS) 后的数字中频信号送入PC进行处理或者以文件的形式进行存储以备处理。数字信号首先和正交的两路数字本振 (NCO) 实现数字下变频, 然后进抽取、滤波器组进行降速率处理。从滤波器组输出的I/Q信号送到I/Q深度存储器进行存储 (对于功率测量, 数据从输入单元直接进入存储器) , 将存储器中的数据通过FFT等数学运算, 针对不同的测量进行不同的处理过程, 完成包括频率、电平、频谱分析、调制分析和矢量分析等参量计算或分析。

2.3 QAM信号纠正小频偏均衡器

这里的均衡器采用四个相互独立的实滤波器器来进行共同完成均衡, 如图8所示。设输入的信号的实部序列为, 虚部序列为, 均衡器的前馈滤波器由四个实系数的滤波器构成, 其冲激响应, 表示输入的信号实部对判决前信号的影响, 冲激响应表示输入信号的实部对输出的虚部的影响, 冲激响应表示输入信号的虚部对输出的实部的影响, 冲激响应表示输入信号的虚部对输出的虚部的影响。同理, 反馈滤波器也有四个实滤波器组成, 其冲激响应, 表示对判决后信号的实部中残余的ISI的抑制作用对判决信号实部的影响, 冲激响应表示对判决后信号的虚部中残余的ISI的抑制作用对虚部的影响, 冲激响应表示对判决后信号的虚部中残余的ISI的抑制作用对实部的影响, 冲激响应表示对判决后信号的虚部中残余的ISI的抑制作用对虚部的影响。

2.4 通用的滤波器设计

由于数字通信系统是用于传输数字信元产生的数字消息的系统, 而数字消息具有有限特性。数字信源产生的消息序列通过数值映射, 得到了数值序列。这些数值序列通过成型滤波器后转换为数字基带波形, 然后将数字基带波形进行调制得到相应的带通信号, 供合适的信道进行传输。在接收端, 也需要通过适当的滤波器来抑制噪声, 而抑制噪声和较小码间干扰的最佳的方法是用匹配滤波器。图9给出了通信系统发射和接收机使用成型滤波器的情况。

从图9可知, 如果发射端使用根升余弦滤波器作为成形滤波器, 则接收端可以用相同的根升余弦滤波器进行滤波器。但是在信号的复现时需要将恢复的序列通过相应的两个, 需要将解码后的根升余弦滤波器作级联滤波处理来获得参考信号波形。

在矢量信号分析中的匹配滤波器包括测量滤波器和参考滤波器。测量滤波器器可选择IS-95测量滤波器、升余弦滤波器、方根升余弦滤波器、高斯滤波器以及关闭等, 而参考滤波器相应地可选择为IS-95参考滤波器、升余弦滤波器、方根升余弦滤波器、高斯滤波器等。

3 系统仿真与验证

3.1 MPSK及MQAM界面设计

如图10 (a) 所示, 其界面设计为四个区, 分别为:信号设置、参数显示、控制面板及图形图像显示。信号设置区主要设置控制信号产生的参数, 包括调制方式、符号数目、载波频偏及信噪比参数输入;参数显示主要用来显示产生的信号特征, 包括采样率、载波速率、符号速率、过采因子、滚降因子及延迟因子参数;控制面板主要用来控制界面的显示, 包括界面的开始结束、接收信号时频特性、星座图、眼图及矢量图信息;图形图像显示用来显示信号特征, 包括信号时频特性、星座图、眼图及矢量图的图像信息。图10 (b) 给出QPSK的测试界面和结果。

3.2 2ASK及2FSK界面设计

同样界面分为四个区如图11 (a) 所以, 分别为:信号设置、参数显示、控制面板及图形图像显示。信号设置区主要设置控制信号产生的参数, 包括调制方式、符号数目、载波频偏及信噪比参数输入;参数显示主要用来显示产生的信号特征, 包括采样率、载波速率、符号速率、过采因子;控制面板主要用来控制界面的显示, 包括界面的开始结束、接收信号时频特性、眼图、同步曲线信息;图形图像显示用来显示信号特征, 包括信号时频特性、眼图及同步曲线的图像信息。图11 (b) 给出2ASK的测试界面和结果。

4 结论

本文通过系统设计出来一套可以在基于PXI设备上小型化、模块化的矢量信号分析软件, 通过测试和分析, 该套软件是行之有效的。为国产测试装备可以提供基于PXI的矢量信号分析模块, 并有重要的应用价值。

参考文献

[1]吴增峰, 江明, 基于虚拟仪器的矢量信号分析的研究[J].安徽工程科技学院学报 (自然科学版) , 2008 (3) .

提升“矢量领导力” 篇8

卓越的领导者可以利用变革的方式打破僵局, 通过转变追随者的思维方式, 使追随者接受自己的主张和想法, 引导组织朝自己希望的方向发展, 这就是矢量领导力的作用。具体来说, 矢量领导力需要做到以下四个方面:

信念牵引

我认为, 信念是一个组织的精神支柱, 也是一个人的精神图腾。打造高效能团队首先要给这个团队一个信念, 让信念来牵引团队成员为了共同的目标而不折不挠。共产党为何能取得革命的胜利?应该说, 它是信念牵引的结果, 当共产党员遭遇白色恐怖的时候, 是解救全人类的共产主义理想让很多人前赴后继、抛头颅、洒热血。人不能没有精神, 也不能没有信仰, 只有给团队植入信仰的种子, 才能让团队成员齐心协力, 为了一个共同的目标而努力付出。所以, 对于团队我们要“用事业去号召人, 用感情去凝聚人, 用利益去激励人。”其实, 不论是事业、感情还是利益, 其前提, 都要让团队及成员有一个共同的信念。

树立团队信念, 首先要不断地给员工描绘企业未来远大的发展前景规划, 包括企业使命、宗旨、理念以及经营目标。例如, 在经营目标上, 企业在三年内会达成什么目标, 五年内要达成什么目标, 十年内要达成什么目标, 企业有没有上市的规划, 这些都能够吸引员工为了这个目标而去付出的理由。作为团队的负责人一定要学会给员工规划远景, 善于画饼。

其次是给团队成员描绘职业发展的广阔路径。及时跟员工做职业发展规划, 让他清晰地能够看到自己未来在企业发展的更大的舞台。再次是用企业文化吸引人。未来市场竞争的最高境界就是文化的竞争, 通过构建独特的企业文化, 也可以吸引人员不离不弃。娃哈哈有一个“家文化”, 企业给员工提供住房, 免费让孩子接受教育, 让员工感受到“家”的温暖, 他们从而更加投入地去工作。

零售巨头沃尔玛, 通过打造员工伙伴计划来给员工更多吸引。它的员工伙伴计划是把员工当成自己的事业伙伴。1971年, 山姆·沃尔顿开始实施第一个计划, 保证每个在沃尔玛公司工作了一年以上以及每年至少工作1000个小时的员工都有资格分享公司利润。公司运用一个与利润增长相关的公式, 把每个够格的员工工资的一定百分比归入这个计划, 员工们离开公司时可以取走这个份额, 或以现金方式, 或以沃尔玛股票方式。雇员购股计划的内容就是让员工通过工资扣除的方式, 以低于市值15%的价格购买股票, 现在, 沃尔玛已有80%以上的员工借助这两个计划拥有了沃尔玛公司的股票, 而其他的20%员工基本上都是不够资格参与利润分享。

领导协作

有关亚瑟王的传说中最为大家所熟知的是“亚瑟王的圆桌”这个故事。亚瑟王的圆桌是一个了不起的创新:这使他不必在一条长桌子的一端发布命令, 圆桌拉近了他和王公大臣之间的距离, 增进了协作。亚瑟王的圆桌使他可以随时征求骑士的意见。在这里, 我用圆桌这个比喻揭示了有效协作和沟通对于今天的智能型组织的重要性。

传统的高低分明的等级制度和部门各自为政的状况无法应对现代企业的复杂性, 因此企业负责人必须依赖周围人的投入和专业技能。如今, 成功的商界和政界领袖明白, 必须鼓励沟通和协作, 而且决策过程必须要向所有可能提供远见卓识的人开放。在当今商业社会充满挑战的时代, 成功的关键就是:个体、社区集团以及其他组织之间灵活的合作.但遗憾的是, 很少有领导者能够完全掌握协作的关键技巧。

我听到很多年轻的朋友都喜欢听羽泉的歌曲, 这支组合红透了半边天, 可以说在大陆到了大红大紫的地步。特别是那首《最美》的传唱及演绎, 更使这支绝配的团队组合达到了演唱的巅峰。但我们如此设想:如果他们单飞呢?也可能各自更好, 但更可能的是, 他们各自的演艺事业也就再也无法达到团队的登峰造极所创造的辉煌, 就如同当年的小虎队。总之, 团队协作的道理虽然浅显易懂, 但说起来容易, 做起来难, 团队的协作不易, 达成配合与默契更需要不断的沟通、磨合与深厚的信任。

领导沟通

每个人都需要沟通, 可很多人都没沟通好, 没有沟通到位, 没有充分发挥沟通的效用, 没有最大限度地发挥沟通的力量。沟通的力量在交友, 沟通的力量在人脉, 沟通的力量在识人。沟通是语言、行为、姿态、眼神、表情、技巧的综合表现, 因此必须认真琢磨、研究, 并且创新。懂得了沟通, 就踏上了成功的征途;能够有效沟通, 成功就在向你慢慢靠近。领导沟通是由领导所发出的, 建立与一个组织的价值观念与文化基础之上的信息所构成, 而这些信息对于主要的利益相关者如:员工、顾客、战略伙伴、股东和媒体都具有重大影响。这些信息影响着组织的愿景、使命和改革。

好的领导者一定是沟通大师。沟通, 最首要的就是学会聆听。认真地听取别人的陈述, 不仅是一种礼貌, 也是获取信息、了解对方真实意图的有效方式。一名好的领导者必须学会对自己的团队进行有效的沟通, 让每一个团队成员都能感觉到他是重要的、特殊的、优秀的。领导者还要学会在公众场合进行演说, 优秀的领导人, 如克林顿、奥巴马, 都是天才的演说家。

领导激励

成功企业的领导多为业界精英, 而走下坡路的企业多由碌碌之辈掌舵。企业领导人若想让激励方式达到最大效果, 需掌握及时、明确与量身订做等要领, 并赋予员工工作的使命感和充分自主权, 才能在公平原则下满足不同贡献者的需求。这里要提请注意的是, 对加薪减时这种“感恩”策略不能滥加利用, 一定要根据市场规律来理解“感恩”并努力培育“感恩”文化。

而且, 老板与员工之间的关系是以经济指标—利润为基础的, 是相互的, 员工要学会“感恩”, 老板更要学会“感恩”:感谢员工经常无偿为了自己的公司加班, 感谢员工为了获得某项订单忍受大量的冷眼和鄙视, 感谢员工尽职尽责做好了本职工作才使得公司能够正常运营, 感谢员工为准时交货顶着高温、挥汗如雨, 感谢员工为了维护公司形象独自咽下的委屈和泪水等等。

关于矢量“除法”的讨论 篇9

加减乘除是最基本的代数运算, 其中, 加和减、乘和除互为逆运算.对于矢量, 不仅其加减运算具有特殊性, 矢量乘法 (点积和叉积) 更不同于代数乘法的基本含义—倍数, 这是由于矢量乘法定义所基于的物理客观所致.

任何科学概念和理论, 都是对物理客观的反映.因此笔者认为, 矢量除法不仅仅是数理逻辑问题, 更是客观实际问题.是否存在矢量“相除”的物理基础, 决定了是否存在物理现象对应的矢量“除法”.

综上所述, 定义某种意义上的矢量“除法”, 不应仅仅拘泥于数学现有的概念, 而应根据客观实际定义其的内涵;不应片面的依据逆运算的逻辑来推演其数理逻辑, 而应考虑到矢量的特殊性, 提出充分的先题条件来构建其外延.

二、矢量“除法”的定义和讨论

1.矢量的数量“除法”

所谓“矢量的数量除法”, 即矢量方向不变, 矢量模被一个纯数k除.这虽然不是严格意义上的矢量除法, 但在泛义上, 也可视为矢量除法的一种形式.矢量的数量除法的特征正如上所述, 矢量方向不变, 矢量模为原来的1/k, 即

其中, 为矢量, A为矢量模, 表示其方向.该矢量除法的定义清晰, 运算明确, 存在逆运算, 因而不存在前节所述的无数理逻辑依据的问题.

2.矢量的一般“除法”

由此, 可拓展式 (1) 的含义, 即矢量的模和角度均除以某纯数.与上节的定义相比, 矢量的一般除法的关键在于矢量的角度被纯数除, 故为区别见, 也可称矢量的一般除法为矢量的“角除法”.

为方便起见, 这里姑且不讨论涉及矢量模的矢量的数量除法, 以平面问题为例, 定义矢量的“角除法”.设为坐标x-y平面内的任一矢量, 表示其与x轴的夹角, 且设!为纯数, "!#表示矢量的角除法中的角度除数

显然, 上述定义同样存在逆运算.还应该说明的是, 矢量的角除法的定义可以按式 (2) 推广到一般坐标系中.

光在不同介质间传播时的折射现象是式 (2) 所定义的矢量的角除法的一个典型实例.顺带说一下, 负矢量表示矢量的模不变, 方向反向 (即改变180°) , 即

这也是一个对矢量角度进行代数运算的实例.

3.矢量逆运算“除法”

如果以逆运算的方式定义矢量除法, 由于矢量是由大小和方向双参数确定的量, 应已知二者之一.设已知矢量和未知矢量, 以矢量点积为例, 如已知的模, 则可定义矢量点积的逆运算为:

其中%是两个矢量的角度;如已知的夹角, 则可定义矢量点积的逆运算为:

定义矢量叉积的逆运算, 与此类同, 不再复述.

如果的模和与的夹角均未知, 则可通过矢量点积和叉积两个条件求解, 但这已不再是矢量“除法”所讨论的范畴了.

4.矢量的导数“除法”

概念是人为构造的, 但其定义首先应符合物理的客观, 同时具有数理逻辑的统一性.当然, 也可以根据特定的含义, 定义矢量特定的除法.反过来, 由于缺乏数理逻辑的统一性, 矢量除法没有一般性的意义, 纯量除法可以转化为乘法, 矢量除法的这种转化缺乏明确的物理内涵.

下面讨论一下导数的概念, 如图1所示:当自变量 (矢量) 发生微量变化时, 矢量函数变为, 则有

涉及矢量自变量的矢量函数求导, 通常是转化为对标量自变量的求导 (如方向导数) .而一般函数的导数只是自变量的方向不变的情况, 是方向导数的特例.

可见, 矢量除法有客观的具象, 在函数导数的定义中, 即使函数是纯数函数, 函数变化沿函数自变量改变的方向, 而自变量的改变本身就具有方向性.我们称这种相应于函数导数的矢量“除法”为“矢量的导数除法”.

在不同的空间坐标系中, 同一矢量可以有不同的表示形式, 但这只是坐标变换的问题, 不影响矢量的性质;任何两个不共线的矢量都可构成一个平面.这里, 我们在构成的平面Ψ内讨论矢量“除法”的定义.

在Ψ平面内, 以的方向为自变量x轴, 垂直的方向为y轴, 则有

根据导数的基本含义, 的方向为, 即端曲线的切线方向, 其模量为, 因此

其中, i和j分别为x和y向的单位矢量.上式可进一步变形为

设矢量与矢量的夹角和为90°, 称矢量的互补矢量, 即

进一步定义矢量的逆互补运算为

即将互补矢量的夹角回复为与一致.

综上所述, 定义矢量的导数除法如下:

具体运算可分以下两步:

(1) 求矢量方向的单位矢量, 并进行互补运算;

(2) 对所得矢量进行逆互补运算, 然后按式 (10) 求极限.

5.结语

本文讨论了矢量的特殊性给其运算带来的深刻影响和规律.

基于客观实际, 从不同角度给出了数量“除法”、一般“除法”和逆运算“除法”三种矢量除法的定义和运算方法, 并讨论了其特点和本质.

讨论了矢量的“导数除法”, 根据矢量函数的求导法则, 经过严格演绎给出了其定义, 并阐述了矢量的“导数除法”运算步骤.

本文通过以上工作证明了定义某种意义上的矢量“除法”的意义和可能性, 有助于深化对矢量运算的理解, 为研究矢量特点和运算规律提供了新的思路.

摘要：讨论了矢量的特殊性对其运算规律的影响.基于客观实际, 从不同角度给出了数量“除法”、一般“除法”和逆运算“除法”三种矢量除法的定义和运算方法, 并讨论了其特点和本质.最后, 重点讨论了矢量的“导数除法”, 根据矢量函数的求导法则, 经过严格演绎给出了其定义, 并阐述了矢量的“导数除法”运算步骤.