基于状态反馈的单相电压型逆变器重复控制

基本重复控制算法能够对周期性信号进行无静差跟踪,但动态性能较差。本文研究了一种基于状态反馈的单相电压型逆变器重复控制方法。针对基本重复控制中存在的延时问题,采用预测状态观测器减小延时,在基于极点配置的状态反馈中加入积分环节抑制系统干扰。Matlab仿真与实验结果表明改进型重复控制算法可以使系统的动态响应速度得到改善。     

基于定子磁链全维状态观测器的直接转矩控制

为克服纯积分器的积分初值、误差累积以及直流偏移等缺陷,提出了基于全维状态观测器的永磁同步电机定子磁链观测方法.以定子磁链作为状态向量构造系统状态方程,以电流作为输出向量构造系统输出方程,配置观测器极点正比于电机模型极点,并采用Matlab中的鲁棒极点配置算法进行观测器反馈增益阵的计算.实验表明,采用全维状态观测器对定子磁链观测的准确度更高,所构成的直接转矩控制系统具有更好的性能.     

异步电机全阶状态观测器极点配置方法

深入分析了以定子电流、定子磁链为状态变量的异步电机状态观测器方案,提出了一种异步电机状态观测器的极点配置方法,系统地给出了这种观测器的设计过程。仿真研究表明,该方案对电机参数变化的鲁棒性好,磁链观测精度高,收敛速度快。基于该状态观测器方可实现高性能的无速度传感器运行。     

异步电机全阶状态观测器极点配置方法

深入分析了以定子电流、定子磁链为状态变量的异步电机状态观测器方案,提出了一种异步电机状态观测器的极点配置方法,系统地给出了这种观测器的设计过程。仿真研究表明,该方案对电机参数变化的鲁棒性好,磁链观测精度高,收敛速度快。基于该状态观测器方可实现高性能的无速度传感器运行。     

基于状态观测器的电力系统阻尼控制

研究了基于状态观测器的电力系统阻尼控制器设计方法.建立了包含4阶发电机模型和3阶励磁系统模型的多机电力系统线性化状态方程,并计算出其矩阵A的特征值和系统阻尼比.通过观察系统的阻尼强弱,根据所要求配置的极点,采用全维和降维状态观测器方法,求出观测器增益和系统反馈增益进行反馈控制.该方法的优点在于不需要测量系统的所有状态变量.在4机2区算例中,求出2种观测器的综合闭环系统的零输入响应,通过比较估测值与实际值的变化情况,验证了该方法改善电力系统阻尼特性的有效性.     

具备干扰抑制能力的柔性多状态开关直流电压控制策略

为抑制系统干扰对柔性多状态开关(flexiblemulti-stateswitch,FMSS)直流电压的影响,提出了一种基于改进型线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的FMSS直流电压控制策略。首先,根据直流电压动态方程和系统变量间的非线性关系设计了直流电压控制外环;然后,采用将干扰观测值前馈的干扰抑制方案,通过选取新的误差函数和状态变量提出了一种用于干扰观测的改进型LESO;最后,根据直流电压响应函数设计了干扰前馈环节。仿真结果表明,在干扰下FMSS直流电压波动比采用经典LESO时减小50%,同时直流电压恢复稳定的时间缩短13%,端口输出有功超调减小42%。因此所提策略能够有效抑制系统干扰对FMSS直流电压的影响。     

基于离散状态空间模型的LCL滤波并网变换器控制策略

采用LCL滤波的并网变换器对高次谐波具有良好的衰减效果,但是LCL滤波器为无阻尼三阶系统,易发生谐振。通过加入阻尼电阻和有源阻尼可以抑制振荡,但阻尼电阻会增加系统的损耗,而有源阻尼需要增加传感器。基于状态空间法建立LCL滤波器的离散状态空间模型,针对LCL滤波器的特性,采用状态反馈配置系统极点来增加系统的阻尼,从而抑制LCL滤波系统的谐振,实现系统的稳定控制。通过引入“虚拟电阻”的方法对并网电流的闭环极点进行配置,根据此极点求得系统的状态反馈矩阵,在Z平面分析系统的稳定性和动态响应特性。最后,通过搭建的基于LCL滤波器的并网变换器进行验证,实验结果证明所提控制方法的可行性。     

带状态观测器的逆变器增广状态反馈控制和重复控制

提出了一种带状态观测器的逆变器增广状态反馈控制和重复控制技术.在分析了单相逆变器的连续时间和离散时间模型之后,详细介绍了逆变器的增广状态反馈控制的原理和设计方法.为了减少检测装置和提高数字控制系统的性能,设计了基于电容电压和电容电流的状态观测器.最后简单介绍了逆变器的重复控制技术,并且设计了带状态观测器的逆变器增广状态反馈极点配置和重复控制复合控制系统.实验结果验证了应用该控制方法的逆变器能够得到良好的稳、动态性能.     

状态反馈PID控制方法在300MW机组的应用

针对300 MW机组过热蒸汽温度自动调节稳定性难以控制的问题,提出采用带状态观测器的状态反馈PID控制和常规串级PID控制理论相结合的控制方法,分析状态反馈期望极点的配置过程、仿真试验及现场试验,结果表明带有状态观测器的状态反馈PID控制使得系统的调节速度变快、超调量减小、稳定性强,优于常规串级PID控制。     

高阶惯性环节状态反馈极点配置的一种简易方法

控制系统的各种特性和各种品质指标,很大程度上是由系统的极点位置所决定的。因此,系统综合指标的形式之一,是在s平面上给出一组所希望的极点。所谓极点配置就是通过反馈阵的选择,使闭环系统的极点,恰好处于所希望的一组极点的位置上。即是仅通过状态反馈,就能任意配置极点。对于一个确定的状态反馈极点配置问题,当采用不同的方法去求解时,可以得到不同的状态增益阵。这说明了状态反馈极点配置问题解的不唯一性。由于状态反馈极点配置问题的求解方法具有较强的理论性和一定的计算工作量,因而,常常会影响在工程环境中的应用。该文提供一种方法,当被控对象为高阶惯性环节时,可运用代数学中普遍应用的二项式定理,将高阶惯性环节的状态反馈极点配置问题的矩阵运算转换成代数运算,从而简化了状态反馈极点配置问题的求解过程。该方法简单实用,仿真试验结果表明了该算法的有效性。     

一种抑制初始微分峰值现象的改进型三阶时变参数扩张状态观测器

传统扩张状态观测器(extended state observer,ESO)在运行时普遍存在着由于状态变量的初始观测值和实际值的偏差过大带来的初始微分峰值现象。为抑制微分峰值现象,避免系统调节过程中出现振荡,缩短调节时间,提高动态性能,提出了一种改进型三阶时变参数ESO。首先,给出了改进型三阶时变参数ESO的构建方法和稳定性证明。然后,分析了该新型ESO在有扰动时的观测误差范围,并与传统ESO做了对比。最后,通过仿真表明该三阶改进型时变参数ESO能有效抑制微分峰值现象,且比传统的三阶非线性ESO具有更快的收敛速度和更高的观测精确度。     

回热循环微型燃气轮机全工况状态反馈控制

传统的微型燃气轮机控制系统采用基于设计工况简化线性模型的转速闭环PI控制策略,回热器的加入导致传统转速闭环控制方案的动态响应变慢且有振荡。该文在推导考虑回热器的微型燃气轮机非线性模型的基础上,提出了全工况状态反馈转速闭环控制策略。利用线性化状态空间方程设计全工况固定收敛特性状态观测器和状态反馈控制律,使观测变量和状态变量的收敛特性不受变工况影响,保证全工况运行的稳定性和动态特性的一致性,给出了普遍性观测器和状态反馈控制律随负载变化的解析多项式公式。通过对设计实例的分析和仿真表明所提出的控制策略的正确性和可行性。     

锅炉蒸汽温度过程状态反馈控制系统的设计研究

针对电站锅炉蒸汽温度应用单纯状态反馈控制存在的问题,提出了2种确定期望极点的方法。若采用添加设定值跟踪增益的方案解决单纯状态反馈极点配置,则不能保证稳态性能,对此给出了状态反馈极点配置设计原则。仿真试验结果表明,满足控制量约束条件取决于状态反馈极点配置的右边界。     

基于全阶扰动观测器的三相VIENNA整流器控制

以三相VIENNA整流器为对象,针对传统PI控制系统长时间运行存在的电感变化等问题,提出一种基于全阶扰动状态观测器的三相VIENNA整流器控制策略。首先,将系统电感参数扰动引入VIENNA整流器,构建全阶扰动状态观测器来实时观测系统扰动。其次,离散化观测器,通过极点配置设计变增益反馈系数,在保证稳定性的前提下,提高观测器收敛速度。最后,在PI控制算法中,利用观测器估算扰动电压,补偿由电感变化引起的误差。仿真和实验结果表明,所提控制策略,在电感变化时,能够较好地观测系统扰动,避免参数扰动造成系统振荡,保证VIENNA整流器可靠稳定运行。     

基于状态反馈控制和重复控制的逆变电源研究

提出了一种基于状态反馈控制和重复控制的新型逆变电源系统。系统利用状态反馈极点配置获得了电压跟踪控制的快速性,利用重复控制较好地抑制了非线性负载工况下的电压畸变。     

一种新型高性能直接转矩控制系统研究

无速度传感器技术在直接转矩控制(DTC)系统中的应用是当前交流传动领域的一大发展方向,最常用且效果较好的方法为转速自适应状态观测器,观测性能取决于观测器的速度自适应律和增益。当前采用转速观测器的速度辨识方案大部分采用极点配置方法,存在区域不稳定的问题。针对此问题,这里提出一种新型观测器,并在基于TMS320F2808的实验平台上实现了无速度传感器DTC系统,验证了该方案的有效性。     

基于扩张状态观测器的PMSM积分时变滑模控制

为了实现永磁同步电机(PMSM)驱动系统的高精度跟踪控制,提出了新型积分时变滑模控制策略,该策略考虑到系统的非线性和耦合特性对动、静态性能的影响,首先采用反馈线性化原理将系统模型线性化,然后为了加快动态响应过程,采用单回路结构取代串级结构设计积分时变滑模控制器。针对负载扰动的问题,设计了一种以负载转矩为观测对象的扩张状态观测器,并将观测值反馈到控制器中以克服扰动对性能的影响。最后在永磁同步电机实验平台上开展了对比实验研究,通过实验结果可以看出,积分时变滑模控制器使系统具有无超调、快速性的优点,提高了系统的动态和稳态性能,扩张状态观测器能够快速跟踪负载的变化,增强了控制器对负载扰动的鲁棒性。     

基于全阶状态观测器的无速度传感器DTC系统

提出一种新型的自适应速度磁链观测器,它利用Matlab进行磁链观测器极点配置及增益矩阵选取.基于全阶观测器,采用李亚普诺夫稳定性理论对电机转速进行在线辨识,实现了异步电机无速度传感器直接转矩控制系统.由于电机定子电阻压降显著增加低速时转速观测误差,为提高低速运行时转速辨识精度,观测器同时辨识电机定子电阻,确保系统在低速时仍有良好的特性.仿真实验结果验证了此方案在低速时具有良好的静、动态性能和转速辨识精度.     

带LCL滤波的基于状态空间控制的有源滤波器

并联有源电力滤波器(SAPF)是一个典型的电流跟踪控制系统。在APF系统中引入LCL型输出滤波器对开关谐波有良好的衰减效果,但易发生谐振。本文探索了一种对补偿电流的快速跟踪及抑制谐振问题的新型控制方法。在同步旋转坐标系下进行复数形式下建立状态空间模型,可使有功无功解耦控制,且可直接分离获得谐波电流,实现APF系统由谐波检测和补偿控制两个环节的一体化;利用观测值反馈,通过状态反馈极点的配置,来改善系统的动态响应和稳定性,实现抑制谐振及减少阻尼损耗。在控制器设计中还综合了母线电压稳定和电网电压前馈环节。最后给出一些仿真结果,验证了该设计的有效性。     

锅炉汽温控制H∞性能状态观测器的设计

状态反馈控制对锅炉汽温对象来讲是一种有效的控制方式,但由于锅炉汽温对象的多阶大惯性大参数摄动特性,观测器的观测精度对状态反馈的控制品质有明显的影响。为此设计了一种具有H∞性能的状态观测器,将观测器设计的极点配置问题转化为一个线性矩阵不等式(LMI)解的存在性问题,在不需了解对象不确定性界函数的情况下,调整2个系数因子β和γ,并求解此LMI问题,便可得到将观测误差控制在最优或次优范围以内的H∞性能观测器。基于此观测器,构造状态反馈——PID复合控制系统,以实现对锅炉汽温对象的高质量控制。利用某300MW火电厂锅炉汽温模型进行仿真,表明在控制的及时性和准确性上,优于常规的PID串级汽温控制系统,有较好的实际应用价值。