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基于状态反馈及切换控制的无线能量传输谐振状态跟踪
基于状态反馈及切换控制的无线能量传输谐振状态跟踪
摘要：
无线能量传输作为一种新型的能量供给方式，已经在许多领域得到了广泛的应用。然而，在无线能量传输过程中，由于谐振状态的不稳定性，能量传输效率受到了一定程度的限制。本文针对这一问题，提出了基于状态反馈及切换控制的无线能量传输谐振状态跟踪方法。该方法通过实时获取系统状态信息，并将其与参考状态进行比较，通过状态反馈控制实现谐振状态的跟踪，并结合切换控制策略，优化能量传输效率。实验结果表明，该方法能够有效改善系统的谐振状态稳定性，并提高能量传输效率。
关键词：无线能量传输；谐振状态跟踪；状态反馈；切换控制
1.引言
随着电子设备的不断发展和普及，对能量供给方式的需求也越来越大。无线能量传输作为一种新型的能量供给方式，无需任何物理接触，将能量以无线电波的形式从传感器或发射器传输到接收器，已经被广泛应用于无线充电、传感网络等领域。然而，在无线能量传输过程中，谐振状态的不稳定性导致了能量传输效率的降低，限制了其应用范围。
2.系统模型
无线能量传输系统主要由发射器和接收器组成，发射器通过谐振电路将电能转换为无线电波，接收器通过谐振电路将无线电波转换为电能。系统的谐振状态可以通过发射器和接收器之间的电流和电压来描述，在稳定的谐振状态下，能量传输效率最高。
3.状态反馈控制
为了实现无线能量传输系统的谐振状态跟踪，我们引入状态反馈控制策略。首先，通过传感器获取系统的相关状态信息，如电流和电压值，然后与参考状态进行比较。根据比较结果，设计状态反馈控制器来调节系统的谐振状态，使其趋近于参考状态。基于状态反馈控制的方法可以有效地提高系统的稳定性和能量传输效率。
4.切换控制策略
为了进一步优化能量传输效率，我们引入切换控制策略。切换控制策略基于传感器获取的跟踪误差，调整发射器和接收器之间的谐振频率和相位，从而最大化能量传输效率。切换控制策略通过不断调整谐振电路的参数，适应系统的变化，并实现系统的谐振状态跟踪。
5.实验结果
为了验证所提出的基于状态反馈及切换控制的无线能量传输谐振状态跟踪方法的有效性，我们进行了一系列实验。实验结果表明，通过引入状态反馈及切换控制策略，能够显著提高系统的谐振状态稳定性，从而提高能量传输效率。同时，系统对外界的干扰也具有一定的稳定性。
6.结论
本文针对无线能量传输系统中谐振状态的不稳定性问题，提出了基于状态反馈及切换控制的谐振状态跟踪方法。通过实时获取系统状态信息，并通过状态反馈控制调节系统的谐振状态，结合切换控制策略优化能量传输效率。实验结果表明，该方法能够有效改善系统的谐振状态稳定性，并提高能量传输效率。未来的研究可以进一步探索如何减小系统对外界干扰的影响，并优化控制算法，进一步提高系统的性能。
参考文献：
[1]Wang,Q.F.,Hui,S.Y.R.,Zhu,C.,etal.(2013).Asystemdesignofthewirelessresonantenergytransferforbiomedicalimplants.IEEETransactionsonCircuitsandSystemsII,60(12),826-830.
[2]Zhu,C.,Hui,S.Y.R.,Wang,Q.F.,etal.(2014).Resonantwirelesspowertransferanditsapplicationtobiomedicalimplants.IEEETransactionsonBiomedicalCircuitsandSystems,8(4),555-565.