基于自适应逆推变结构方法的非线性励磁控制

将自适应逆推方法与变结构方法相结合逐步构造Lyapunov函数,这样不仅可以提高动态系统的暂态响应和控制器增益综合性能指标,而且对不满足匹配条件或参数不确定性的非线性系统具有鲁棒镇定性。针对上述理论设计了一种非线性励磁控制器,该控制器能够保证闭环系统对不确定参数的自适应性。基于该方法设计的非线性励磁控制器在两区域四机系统上进行仿真计算,结果表明,该励磁控制器能够有效地抑制电力系统的干扰,提高互联电网的稳定性。     

基于自适应Backstepping的SVC鲁棒L2性能控制设计

针对含有静止无功补偿器（SVC）的单机系统中的各种不确定性因素,讨论了SVC的自适应鲁棒控制问题。将L2增益设计方法与Backstepping方法相结合,同时引入参数估计思想,通过递归地构造整个系统的能量存储函数获得闭环反馈控制律,保证系统对干扰输入具有L2性能,对未知参数具有自适应性。仿真结果表明,所设计控制器在系统受扰时可以使系统较快稳定,暂态过程中有效维持SVC接入点电压,系统对外部干扰具有较强的鲁棒性。     

基于能量整形的可控制动电阻暂态稳定控制器设计--单机无穷大系统篇

应用能量整形IDA-PBC方法设计了针对电力系统大干扰的可控制动电阻(TCBR)的闭环暂态稳定控制器,能量整形IDA-PBC方法直接使用系统能量作为存储函数,物理意义明确,较其它非线性控制器结构简单,并避免了可能产生的不期望的高增益问题.由于设计中完整地保留了系统非线性结构,不需进行任何线性化处理,较各种线性化设计方法具有更强的鲁棒性,适应系统模型和参数不精确程度效果较好.建立了适合能量整形和考虑系统调节动态的简化TCBR三阶模型,首次提出了用于求解能量整形匹配PDE的待定系数法用以有效设计TCBR闭合连续暂稳控制器,并详细探讨了求解匹配PDE待定系数法的理论基础,文中给出的仿真算例表明所提出的控制器有效可行.     

非仿射纯反馈不确定系统预设性能鲁棒自适应控制

针对一类结构和参数及控制方向均未知的非仿射纯反馈非线性不确定系统,提出了一种保预设性能鲁棒自适应控制方案。首先引入性能函数和误差转换函数,通过误差转换将原始的输出误差存在性能约束的受限系统转换为等价的非受限系统;其次,基于中值定理将非仿射型系统转化为具有线性结构形式的时变系统,并同时利用自适应投影算法对有界时变参数进行辨识,参数辨识误差和外界干扰采用非线性阻技术项进行补偿;随后综合运用反演技术和Nussbaum函数设计控制器并进行稳定性分析。所设计的控制器不仅能够保证闭环系统所有信号有界且输出误差满足预设的瞬态及稳态性能要求;最后,仿真结果验证了所设计控制方案的可行性与有效性。     

船舶电站柴油机最小熵H_∞调速控制器的设计

为了提高柴油机调速系统的动态精确度,抑制负荷的扰动,提出了一种基于最小熵H∞控制理论的鲁棒调速控制策略.该控制策略从熵的角度将H2最优控制和H∞最优控制结合起来,以闭环系统的熵函数为目标函数,据此设计的调速器具有良好的鲁棒性和快速的动态性能.仿真结果表明,在系统模型不确定的情况下,与H∞最优控制相比,最小熵H∞调速控制器可有效地改善系统的动态性能并抑制外部干扰对系统的影响,提高了船舶电力系统频率的稳定性.     

PMLSM的互补式滑模控制系统设计

针对永磁线性同步电动机在位置控制中易受系统参数变化、外界负载干扰以及摩擦力等不确定因素的影响,提出并设计了以径向基神经网络为预估器的互补式滑模控制器,以实现精确的位置控制。设计中利用饱和函数作为切换函数,利用径向基神经网络预测器来预测系统中的不确定项。从而减少了系统的抖振,消除稳态误差,提高了系统的暂态响应速度。通过仿真结果,验证了该控制器具有优异的跟踪能力和鲁棒性。     

多机电力系统H∞分散鲁棒励磁控制器的优化设计

基于H∞控制理论,提出了在多机电力系统励磁控制器设计中求取反馈增益的优化方法.该方法设定外部干扰矩阵,基于全状态的分散,将系统干扰项考虑到反馈增益矩阵F中,用迭代方法求F阵以使闭环系统最优.理论分析证明,采用该方法设计的分散鲁棒励磁控制器,能保证闭环系统的稳定性并使其具有良好的动态性能.仿真实验结果表明,该方法可有效地优选出分散励磁控制器的参数,使控制系统具有较强的鲁棒性,很好地实现了多机电力系统的分散协调控制.     

圆筒型永磁直线电动机电流L2控制

将圆筒型永磁直线电动机的参数变化看作系统的干扰,采用状态空间法,在旋转坐标系下建立圆筒型永磁直线电动机模型;根据所建立的模型,将永磁直线电动机电流控制器的设计问题转化为L2控制标准问题;对L2控制标准设计问题,选取二次型函数作为HJI不等式存储函数,采用线性矩阵不等式方法,推导出了电流控制器的解析表达式,并且证明了该闭环系统是渐进稳定的。通过一个L2控制器,实现了对d轴和q轴电流的控制。仿真研究表明,L2控制策略能够抑制圆筒型永磁直线电动机参数变化对电流的影响。     

不确定广义系统的可靠保性能控制

针对一类含有时变、范数有界参数不确定广义系统,结合一个二次型性能指标,研究了广义系统执行器出现故障时,故障闭环系统保持正则、稳定、无脉冲,且闭环性能指标不超过某个确定界的状态反馈可靠保性能控制律的设计问题.利用线性矩阵不等式(LMI),给出了可靠保性能状态反馈控制器存在的充分条件及设计方法.数值算例验证了设计方法的有效性.     

不稳定大时滞过程的串级PID控制

针对一类不稳定大时滞过程,提出了一种基于内模控制（IMC）框架下改进的串级PID控制结构,给出了参数设计的一般准则。系统双闭环均按照IMC原理设计为经典反馈控制结构,内环控制器主要用于镇定不稳定对象和抑制主要干扰,外环用于改善系统性能。内外环控制器均只用一个调节参数,调节参数和对象参数与闭环系统性能解析关系明确。仿真表明,该方法能有效控制滞后时间与时间常数之比大于1的大时滞过程,鲁棒性强,结构设计和调节简单,适合工程应用。     

基于自适应PSO的微电网双向DC-DC变换器前馈自抗扰控制

针对传统PI控制光储微电网系统双向DC-DC变换器存在的直流母线电压波动大、充放电有效性差、抗干扰能力弱等问题,设计了一种基于自适应粒子群优化(APSO)的双闭环控制策略。首先,建立双向DC-DC变换器的数学模型。其次,设计了包括电压环线性自抗扰控制(ADRC)、电流环PI控制的双闭环控制系统,并在电压环中加入前馈控制以增强控制系统的鲁棒性。然后,针对自抗扰控制器参数难以整定的问题,提出了一种基于APSO算法的参数优化系统,该算法引入了自适应惯性权重因子,使惯性权重在粒子群迭代过程中可以动态调整以获得更佳的寻优效果。最后,设计一种带罚函数的时间乘以误差绝对值积分(ITAE)指标作为适应度函数,实现了前馈线性自抗扰控制(FF-LADRC)系统控制参数的自主寻优。MATLAB仿真结果表明,所提控制策略能够有效减小直流母线电压波动,提升储能系统的充放电性能,解决了线性自抗扰控制器参数整定问题。     

Centralized optimal position control for active magnetic bearings: comparison with decentralized control

This paper discusses a closed-loop centralized control for a multi-input multi-output active magnetic bearing system. A genetic algorithm for design and a credible comparison of different controller structures are proposed. The evaluation of the design trade-offs of linear-quadratic and loop transfer recovery controllers are studied. The model-based controllers are compared with the classical PID controller and the cascaded PI/PD controller. The properties of the tested control configurations are examined using maximum singular values of the output sensitivity function of the closed-loop system and the tolerated disturbance at the input of the plant. Furthermore, indices such as measured peak output sensitivity, singular values of the uncertain control system, responses to the step reference position, step disturbance, and impulse force disturbance are examined. A good agreement between the simulation and the experimental results from the test-rig is shown.     

Discrete-time modified repetitive sliding mode control for uncertain linear systems

This article presents a design strategy and stability analysis of modified repetitive sliding mode controller for uncertain linear systems. A modified repetitive controller is adopted to simultaneously track and reject periodic signals. A discrete-time sliding mode controller is combined to compensate the slow response of repetitive control and to provide robustness against plant parameters uncertainties. Stability analysis is provided to prove boundedness of the proposed control law and the convergence of sliding function and the tracking error. Comparative simulation results demonstrate that the proposed method is able to accurately track reference signal and to reject disturbance with fast transient response. The results also indicate that the closed-loop system remains stable in the presence of plant parameter changes.     

Composite adaptive disturbance observer‐based control for a class of nonlinear systems with multisource disturbance

Antidisturbance control and estimation problem are introduced for a class of nonlinear system subject to multisource disturbances. The uncertain multisource disturbances consist of not only a single harmonic or constant disturbance but also another unexpected nonlinear signal described as a nonlinear function. The composite adaptive disturbance observers are constructed separately from the controller design to estimate the disturbance with partial known information. By integrating disturbance observer‐based controller with robust adaptive control, a novel type of composite adaptive disturbance observer‐based control scheme is presented for a class of nonlinear system with multisource disturbances. Simulations for a flight control system are given to demonstrate the effectiveness of the results compared with the previous schemes. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

PMSM位置伺服系统的自适应反步滑模控制

针对PMSM位置伺服系统参数和负载的不确定因素,借助于反步设计思想与自适应控制和滑模控制相结合,研究该系统的位置跟踪自适应反步滑模控制器.利用Lyapunov理论,获证该系统在所获控制器作用下是全局渐近稳定的.数值实验显示,该控制器能有效抑制系统参数和负载转矩的变化,系统的鲁棒性强,位置输出能有效跟踪参考信号.     

Adaptive fuzzy logic load frequency control of multi-area power system

Based on indirect adaptive fuzzy control technique, a new load frequency control (LFC) scheme for multi-area power system is proposed. The power systems under study have the characterization of unknown parameters. Local load frequency controller is designed using the frequency and tie-line power deviations of each area. In the controller design, the approximation capabilities of fuzzy systems are employed to identify the unknown functions, formulate suitable adaptive control law and updating algorithms for the controller parameters. It is proved that the proposed controller ensures the boundedness of all variables of the closed-loop system and the tracking error. Moreover, in the proposed controller an auxiliary control signal is introduced to attenuate the effect of fuzzy approximation error and to mitigate the effect of external disturbance on the tracking performance. Simulation results of a three-area power system are presented to validate the effectiveness of the proposed LFC and show its superiority over a classical PID controller.     

非线性汽门控制器的自适应鲁棒逆推设计

针对带有内部及外部扰动的汽轮机调速系统，使用自适应逆推方法构造出调速系统的存贮函数，进而同时获得非线性L2增益干扰抑制控制器及参数替换律。该控制器在内部扰动中重点考虑了输电线路参数的不确定性，因此不仅能够抑制干扰对系统输出的影响，而且对系统参数变化也具有很强的鲁棒性。同时，基于该方法的设计过程系统、简明，易为工程人员所接受。仿真结果表明该自适应逆推方法设计的控制器拥有优越的性能。     

Assessment of dynamic matrix control controller parameters via estimating Markov parameters of disturbance

For an industrial control system, controller parameters are important factors that affect the control system performance. This article introduces a controller parameter performance assessment method based on disturbance characteristic variation for a dynamic matrix control system. Assuming that the process model is accurate and the setpoint is constant, disturbance characteristic variation without adjusting controller parameters leads to the degradation of system performance. Hence, the Markov parameters of a disturbance model, which inflect the variation of disturbance characteristics, are used to assess the controller parameter performance. These Markov parameters can be obtained from closed-loop data using the subspace identification method. The differences between the Markov parameters in an actual running state and those in a well-regulated state are used to design the assessing index of controller parameters. The simulation results in the Wood–Berry model and TE process show the validity of the proposed index.     

具有非线性输入的鲁棒自适应模糊滑模控制

针对一类具有死区非线性输入的SISO非线性系统,基于滑模控制原理,提出了一种稳定自适应模糊控制器设计方案.该方案通过使用积分型Lyapunov函数避免了反馈线性化方法中可能出现的控制器奇异性问题,运用两阶段法构造两个Lyapunov函数,确定出用于建模的有界闭区域,再证明跟踪误差收敛到零.通过理论分析,证明了闭环控制系统全局一致终结有界;仿真结果表明了该方法的有效性.