基于改进Smith预估器的无刷直流电机电流环控制方法研究

在无刷直流电机系统中不可避免地存在固有的时滞因素,而系统中的电流环采用常规的PI控制器方式难以满足高性能控制系统的要求,使得电流的动态响应明显变差。本文采用Smith预估器优化控制方式,改善了电流环的性能,得到了较理想的效果。针对传统的Smith预估器需要准确的被控对象模型才能获得满意的控制效果,本文利用PI控制器对Smith预估器进行改进,提高了Smith预估器适应系统参数变化的能力,并且加强了Smith预估器的抗干扰能力,从而达到了改善电流环性能的目的。仿真及实验结果验证了这种方法的有效性和可行性。     

选择性催化还原脱硝系统Smith预估自抗扰控制

针对选择性催化还原(SCR)脱硝系统的大时滞、非线性和时变性,提出Smith预估器与自抗扰控制相结合的控制方法。利用Smith预估器对系统时滞环节进行补偿,使时滞被控量超前反映到控制器,以缩短调节时间;利用自抗扰控制对SCR脱硝系统Smith预估器模型的误差和扰动量进行估计和补偿以提高模型精度。仿真结果表明,与常规PID控制、Smith预估控制及常规自抗扰控制相比,基于Smith预估的自抗扰控制对SCR脱硝系统的控制效果更佳,可有效提高控制系统的抗扰能力和模型适应能力。     

SCR烟气脱硝系统Smith预估条件积分型滑模控制

针对具有大滞后、非线性特性的选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统喷氨量控制过程,提出了基于Smith预估器的条件积分型滑模控制方法。该方法将Smith预估器与条件积分型滑模控制相结合,利用Smith预估器补偿纯滞后环节,缩短调节时间;利用滑模控制的鲁棒性克服被控对象运行环境变化及外部扰动对系统的影响;利用条件积分型滑模面消除稳态误差,削弱系统抖动。并将常规PID控制、基于Smith预估器的滑模控制、基于Smith预估器的传统积分滑模控制及基于Smith预估器的条件积分型滑模控制的SCR烟气脱硝系统在100%、80%和60%机组负荷下进行了模拟仿真。结果表明:常规PID控制调节速度慢,超调大,抗扰动能力较差;3种滑模控制均对扰动有较强的鲁棒性,发生扰动之后稳定速度快,调节时间短,波动幅度很小;基于Smith预估器的条件积分滑模控制在动态过程中调节速度快,超调小,系统受到扰动后稳定速度快,变化幅度小,控制效果优于其他3种控制方式。     

Smith预估器Dahlin控制器及PID控制器间的内在联系和参数整定

给出了H∞Smith预估器及H2Smith预估器的设计过程,揭示了H∞Smith预估器、H2Smith预估器、Dahlin控制器及PID控制器之间的内在联系,推导出上述四种控制器参数间的对应关系,给出了控制参数整定的解析表达式。仿真及应用结果表明本文的结论是正确的。     

一种基于改进的模糊Smith预估器冷轧AGC控制系统

常规Smith预估器是基于时滞对象精确数学模型的,在实际应用中,当冷轧AGC时滞系统的参数不稳定或受到扰动时,就会造成预估模型的失配,控制效果会变差甚至振荡。对这一问题进行分析,在模糊Smith预估控制的基础上提出一种新的控制方案,分别对模糊控制器和Smith预估器进行改进。改进后的方案增强了被控系统的鲁棒性,并具有一定的适应参数变化的能力。     

基于LS-SVM的网络延时单神经元Smith控制

提出了一种Smith预估器和单神经元PID控制器的时变网络时延补偿策略。将网络时延和被控对象作为广义对象,运用最小二乘支持向量机对网络时延进行实时预测,得到广义对象预测模型。先设计Smith预估器,初步实现了网络控制系统的性能改善。然后将Smith预估控制与单神经元PID控制相结合,提出一种基于时延辨识的单神经元Smith控制策略。仿真表明,该策略能有效提高系统性能,对模型失配情况具有较高的鲁棒性和适应性。     

基于Smith预估器的自适应广义预测控制

针对参数缓慢变化的大时滞被控对象，提出了一种基于Smith预估器的自适应广义预测控制方案，在广义预测控制的等价结构中用Smith预估器替换原最优预估器，并通过参数在线辨识，不断修正Smith预估器 广义预测控制器参数。仿真结果证明，该方案动态响应快，跟踪效果好，能有效克服时滞影响。     

引入主动阻尼的PMSM电流环控制策略研究

为了提高永磁同步电机(PMSM)电流环的抗扰动性能,在电流环控制器中引入主动阻尼控制,针对主动阻尼对控制系统固有延时敏感的问题,提出了一种引入主动阻尼控制加Smith预估器的控制方法。该方法采用Smith预估器对控制系统固有延时进行补偿,可降低系统延时对主动阻尼控制性能的影响,提高了电流环的动态性能,并分析了Smith预估器对模型参数失配的鲁棒性。实验结果验证了所提方法的有效性和正确性。     

串级-Smith预估控制在温度大滞后系统中的应用

在工业过程中，大滞后系统普遍存在。本文以高校教研实验用加热装置为研究对象，针对该温度控制系统具有大滞后的特点，采用串级控制结构结合Smith预估控制器的控制方案。内环采用Smith预估器，大幅度降低滞后对控制系统动态性能的影响；外环采用PI控制实现系统无静差。实验表明该种控制系统与单回路PID控制或Smith预估控制相比具有更优的动态特性和鲁棒性。     

一种基于延时补偿的电流跟踪控制新方法

提出一种基于π补偿Smith预估器和算法改进型神经网络的电流跟踪控制方案。π补偿预估器的引入有效地补偿了系统控制中的延时,提高了系统的稳定性能和响应速度;算法改进型神经网络用于优化PI控制器的参数,以提高系统的补偿精度。同时,利用ITAE准则给出π补偿预估器参数与PI控制器参数间的数学关系式。通过算法改进型神经网络可以同时优化两个控制器的参数,避免了将PI控制器参数与预估器参数分开独立识别的局面,并降低了PI控制器和π补偿Smith预估器对电网参数的敏感依赖性。当电网负载发生变化时,能够利用改进的神经网络算法实时地寻求到最优的控制器参数,达到理想的控制效果。仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。     

新型Smith预估控制器在大延迟系统中的应用

针对控制系统中出现的大延迟问题,推导出了调节器在积分形式下的控制率,从而提出积分调节器Smith预估控制方法.根据推导出的新型Smith预估控制算法可知:只要系统的放大倍数取足够大,控制器在很快时间内就消除误差,可有效地解决系统中的大延迟问题.采用Matlab中的Simulink对新型Smith预估控制系统进行了调节器...     

Self-tuning Smith predictors for processes with long dead time

A simple relay feedback auto-tuning method is proposed for the Smith predictor, an advanced controller for processes with long dead time. the relay feedback control gives information on one point of the Nyquist curve in terms of ultimate gain and frequency. With an additional measurement of the static gain, a reduced order process model in terms of a first- or second-order dynamics plus dead time could be computed and used to auto-tune the Smith predictor. When the process dynamics changes more frequently, a self-tuning controller is required. In this case the Fast Fourier Transform technique can be further employed to track the points on the Nyquist curve by estimating the process frequency response and then used to update the Smith predictor. Excellent performance of the auto-tuned and self-tuned Smith predictor has been substantiated by simulations.     

预测控制在锅炉燃烧系统中的应用

预测控制是近年发展起来的一类新型计算机控制算法,该文以内部模型与内模控制器出发,推导出Smith预测控制的时延补偿原理和Smith预测器内模控制结构设计,然后结合工业锅炉燃烧系统中主汽压力控制,利用INFI－90分散控制系统的Smith预测控制器及其它控制构成一个带有馈的串级调节系统,实现了主汽压力的预测控制。     

Smith预估控制改进型算法的研究

针对常规Smith预估控制方法对模型误差过于敏感的缺点,提出三种改进算法。可变死区范围的方法一改进了常规Smith控制算法因模型不能完全匹配而发生振荡的特点;变形的Smith预估器的改进方法二能较大程度地改善系统动态性能指标;增加内反馈环和匹配控制器的改进方法三适用于有不稳定极点的被控对象。经过理论分析和仿真计算结果对比,这三种方法各有优点,在适用范围内能改善延迟系统的控制品质,加强闭环系统的鲁棒性,适用于电厂自动控制系统。     

Absorption Principle in Process Control Applications

The broad class of industrial processes has similar dynamical behavior that may be described by simple mathematical models with the dead time. The most popular, a very effective and usual structure with a long dead time compensator in use today, is the Smith predictor. However, during the last 20 years, three principal problems of the Smith predictor controlling structures have been analyzed by many authors: (1) the robustness, (2) the disturbance rejection possibilities, and (3) the extension of the idea of the Smith predictor to the case of integrative plants. Furthermore, in order to effectively use control in industrial applications, simple tuning procedures must be developed. The mentioned problems may be solved more successfully than before by use of internal model principle and control together (IMPACT) structure. In this paper, the previous modification of the Smith predictor based on the IMPACT structure is improved and generalized for process control applications with the long dead time. The crucial part of the structure synthesis is implementation of the absorption principle that is derived and implemented in the general case of the continuous SISO systems with the dead time. The structure enables the extraction of the known class immeasurable disturbances and easy setting of controller parameters in order to achieve robust stability and performance. Both analytical analysis and simulation results show that tuning of the proposed structures is extremely simple due to relatively small number of tuning parameters, all having clear physical meanings.     

电压源高压直流输电离散模型及其控制策略

针对电压源高压直流输电(VSC-HVDC)数字离散控制系统，推导了dq同步旋转坐标系下的VSC-HVDC的离散状态空间模型，研究了其离散电流内环控制器和外环控制器模型。为补偿离散模型的采样延时，提出基于Smith状态预估器的电流内环控制策略，并根据预估信号误差提出基于估计误差增益反馈的改进Smith状态预估器控制并应用于电流内环控制。基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了VSC-HVDC模型及其离散化控制器模型。仿真结论验证了离散模型的正确性以及控制策略的有效性。