基于扩张状态观测器的火电单元机组协调控制

扩张状态观测器不依赖对象精确模型, 可将火电单元机组协调系统中普遍存在的耦合、扰动、不确定性等因素看做一个扩张状态进行估计. 设计控制率对该估计量进行补偿, 可有效改善系统动态, 提高系统性能鲁棒性. 以某300MW燃煤直流炉再热机组为被控对象进行仿真研究. 根据实际控制要求, 进行设定值跟踪实验, 输入扰动实验和蒙特卡洛实验. 结果表明, 合理选择扩张状态观测器参数, 可以使机炉协调系统具有较好的负荷跟踪能力, 保证主汽压力在较小范围内波动; 同时能有效抑制输入扰动并使系统具有强的鲁棒性. 基于扩张状态观测器的协调控制策略结构简单, 获得了良好的控制品质, 具有工程应用价值.     

基于状态反馈精确线性化Buck变换器的微分平坦控制

针对Buck变换器由于输入电压和输出电流等外部扰动及电路参数摄动等不确定因素引起系统输出电压变化的问题,提出一种基于状态反馈精确线性化的微分平坦控制方法。根据状态空间平均方程建立了变换器的仿射非线性模型,通过坐标变换推导出状态反馈控制率。在状态反馈精确线性化模型基础上,设计了微分平坦控制器,同时将扰动观测器嵌入控制器中,进一步提高了系统对电路参数摄动和外部扰动等内外干扰的处理能力。最后应用灵敏度理论分析了变换器的稳定性,可知减小电感量、增大电容值有利于提高系统的稳定性。实验结果表明,与传统PI控制方法相比,本文所提控制方法对输入电压和输出电流扰动具有更强鲁棒性,输出电压纹波更小,且系统响应速度能提升近50%。本文研究对DC-DC变换器控制器的设计具有参考意义。     

扩张状态观测器在电压型PWM整流器中的应用

电压型PWM整流器受交流侧参数不平衡、直流侧电容等效阻抗等因素的影响,引起直流电压波动,目前还没有太好的解决办法.针对上述情况,把各种因素视为未知扰动,利用扩张状态观测器进行观测.为获得稳定的直流电压输出,提出了基于扩张状态观测器电压型PWM整流器的控制策略.该策略既能对未知扰动进行补偿控制,又能改善交流侧交流电流波形.通过建立基于扩张状态观测器电压型PWM整流器控制系统Simulink仿真模型,对在交流侧三相参数不平衡和直流侧电容等效阻抗的电压型PWM整流器性能进行了仿真研究.仿真结果表明提出的控制策略是可行的.     

带有充放电不确定性的鲁棒自适应电池电荷观测器

为了在充电或放电电流带有非线性不确定性的情况下准确估计电池的电荷状态,提出一种基于自适应非线性阻尼的电荷观测器.该观测器引进一个自适应参数,可同时估计电池电荷状态和电流中的不确定性,能很好地抑制如电压波动、执行器故障和传感器测量噪声等带来的不确定性电流对电池电荷估计的影响.理论证明,该观测器能确保电池电荷估计误差有界,并且选择适当的设计参数可使电荷估计误差能收敛到任意小.仿真结果表明了该方法的有效性.     

基于高阶未知输入观测器的滑模控制

针对一类具有不匹配时变扰动的非线性系统,进行了滑模控制的研究.首先,在状态和扰动已知的假设下设计一种新的滑模控制,用以抵消不匹配时变扰动的影响.其次,提出了可以直接抑制扰动影响的高阶未知输入观测器,以估计系统状态、扰动及其各阶导数.最后,构造了基于高阶未知输入观测器的新型滑模控制器,并通过模拟实例来验证所提出的方法的有效性.     

基于扰动观测器的时滞非线性系统的跟踪控制

研究了具有输入时滞和未知外部扰动的单输入单输出非线性系统的跟踪控制问题. 针对系统中未知扰动,设计了扰动观测器对其进行良好的监测,针对输入时滞问题,采用pade近似和增加中间变量的方法消除其带来的影响. 在系统具有未知外部扰动的情况下,利用反步法和扰动观测器的技术提出了鲁棒跟踪控制. 在基于扰动观测器的鲁棒跟踪控制下,通过李雅普诺夫分析,保证了闭环系统中所有信号的一致渐近收敛性. 最后通过一个仿真实例验证了该控制方法的有效性.     

基于扩张状态观测器的永磁电机电流预测控制

针对永磁同步电机传统无差拍电流预测控制中系统参数失配以及模型不确定性带来的电流扰动问题,提出基于扩张状态观测器的电流预测控制算法.在传统无差拍电流预测控制算法的基础上,建立包含交、直轴电流和内、外扰动量的扩张状态观测器数学模型.引入权重因子,通过交、直轴电流观测值对预测控制中的参考电流进行修正,利用观测获得的控制系统扰动量对电机的参考电压进行修正.开展所提算法和传统的预测控制算法的实验对比研究.实验结果表明,采用该方法能够有效地减小系统电流环扰动和转矩波动,提高稳态转速精度.     

VSC-HVDC输电系统的模糊自抗扰控制

电压源型换流器高压直流输电系统是一类非线性、多变量和强耦合的系统。考虑系统中存在的不确定性以及扰动等问题,首先建立电压源型换流器高压直流输电系统的数学暂态模型,并在此基础上设计双闭环结构的控制器。在内环控制中设计模糊自抗扰控制器,实现对直轴和交轴电流的解耦。设计扩张状态观测器环节估计系统不确定性及扰动并进行补偿,使得系统的鲁棒性和抗干扰性能力得到提高,同时设计模糊规则对扩张状态观测器参数进行整定。外环控制中采用PI控制器,能够实现有功功率和无功功率的独立调节功能。仿真结果验证了所提方法的有效性和优越性。     

角加速度边界层观测器设计

针对机电系统中存在的非线性摩擦、干扰力矩和负载变化等不确定因素,以离散角位置输出作为观测器的输入信号,研究基于滑模控制的角加速度边界层观测器设计方法.在详细分析边界层观测器结构基础上,通过设计滑动模态,给出观测器控制量的确定方法,并分析影响观测器性能的主要参数及其设计原则,结合具体的机电控制系统,设计角加速度边界层观测器.实验结果表明,在非线性扰动条件下,设计的角加速度边界层观测器可实现角加速度信号的快速准确估计.     

PMSM非线性解耦控制系统的L2增益干扰抑制

为了克服电机参数变化和负载扰动的不确定性对永磁同步电机动态解耦控制系统性能造成不利影响,提出一种带干扰抑制的永磁同步电机调速系统的非线性解耦控制方法,将参数变化和负载转矩扰动作为扰动输入,基于Lyapunov函数设计系统的状态反馈控制器,使得闭环系统对所有有界干扰是内部稳定的,且从扰动输入到输出满足任意小的有界L 2增益.仿真和试验结果表明:该控制策略能有效地改善调速系统的动态性能,增强其鲁棒性和抗干扰能力.     

优化核参数的SVM在电能质量扰动分类中的应用

针对短时电能质量变化和暂态扰动现象的不同特点,建立常见电能质量扰动的数学模型.运用小波变换对暂态电能质量扰动现象的内在特征进行提取,将扰动电压变化率绝对值、扰动能量变化量作为暂态电能质量扰动的特征向量.根据支持向量机的基本原理,给出一种推广误差上界估计判据,利用此判据进行最优核参数的自动选取,利用支持向量机进行训练和测...     

传感器故障的鲁棒检测与识别方法

提出了一种在模型参数变动和存在外部扰动条件下的控制系统故障检测与识别方法。基于未知输入观测器(UIO)理论,将模型的变化和不确定性转化为系统的未知输入,设计的鲁棒观测器对模型参数变动不敏感,而对故障敏感,在检测故障的同时还可估计出故障的形式和大小。在火电厂过热汽温控制系统传感器的故障诊断实例中,验证了该方法的有效性。     

电能质量暂态扰动的HS变换检测方法

为提高电能质量暂态扰动检测定位能力,设计一种采用Hyperbolic S变换(HS变换)的扰动检测方法.在采用HS变换处理电能质量信号的基础上,通过计算HS变换模矩阵上各采样点不同频率对应的幅值之和未定位扰动起止点.新方法首先通过阈值对幅值和曲线进行预处理;之后,采用峰值点定位扰动起止时间.仿真实验证明,新方法实现了不同参数条件下电压暂降、电压暂升、电压中断、电磁脉冲、电压尖峰、电压切痕、振荡暂态等7种扰动的准确检测.该算法具有较好的鲁棒性与抗噪性,受不同扰动参数影响较小,符合实际环境下的扰动定位要求.     

基于遗传算法的永磁同步电机自抗扰控制

永磁同步电机常用的PID控制方式存在超调、抗扰动性能差等缺点。为了降低扰动对PMSM系统性能的影响,采用自抗扰控制方法,将系统固有扰动、因参数和负载等变化产生的扰动归为总和扰动,通过扩张状态观测器对系统状态和总扰动进行估计,并将观测值实时反馈给具有鲁棒性的控制器,从而抑制系统扰动,并用遗传算法优化自抗扰控制器ESO的部分参数。仿真表明:采用遗传算法优化的自抗扰控制提高了系统的响应速度和精度,有效抑制了扰动对PMSM跟踪精度的影响,实验也验证了系统的抗负载扰动性能优于PID控制,系统的鲁棒性强。     

静电悬浮系统的离散滑模控制

根据陀螺转子力学方程,建立了考虑系统参数变化的转子动力学模型,设计了离散滑模观测器和积分型离散滑模控制器,采用MATLAB SIMULINK进行动态仿真,并与线性控制相比较.结果表明:采用滑模控制后,时域超调量降低40%,调整时间缩短60%;频域刚度在低频段提高42%,在中频段最低点提高110%,在高频段提高53%,显著增强了系统抑制外部扰动力的能力;引入边界层后,大大削弱了控制电压的抖动,提高了系统控制的精确性,减少了能量损耗.因而,滑模控制可以改善系统的动态性能,在系统存在参数变化和外部扰动力作用下具有很强的鲁棒性.     

基于小波变换的暂态电能质量检测研究

本文重点研究了利用小波变换方法检测电力系统中暂态电能质量扰动的原理,并对短时电压变动和电磁暂态等暂态电能质量扰动进行了仿真。理论研究和仿真分析证明,该方法能够实现对暂态电能质量扰动快速又准确的检测,为暂态电能质量扰动的评估和治理提供了依据。     

永磁同步电机无位置传感器宽转速范围自抗扰控制研究

为克服永磁同步电机在运行过程中受负载转矩扰动和电机参数变化的影响，提高永磁同步电机在无位置传感器条件下的抗干扰能力，提出了一种宽转速范围自抗扰动控制策略.首先，设计了一种滑模位置观测器，结合电压闭环弱磁扩速，实现了永磁同步电机在无位置传感器条件下的宽转速范围运行.其次，通过合理配置龙贝格观测器极点，在线估算负载转矩变化，在宽转速范围采用电流前馈补偿负载转矩扰动.接着利用内模控制整定电流环PI控制器参数，采用带遗忘因子递推最小二乘算法，设计了一种根据不同工况下切换的多电机参数分步辨识算法，解决了辨识方程数少于待辨参数的“欠秩”问题，进而实现电流控制器跟随电机参数自适应调节.仿真结果表明，所提出的控制策略能够实现无位置传感器宽转速范围对外部负载转矩扰动和电机参数变化的自抗干扰控制.     

基于NESO的直线电动机推力波动补偿策略

为了抑制推力波动等扰动对直线电动机运行平稳性的影响,提出了一种基于非线性扩张状态观测器(nonlinear extended state observer,简称NESO)的推力波动抑制策略.电机在运行的过程中,NESO能对包括推力波动在内的各种扰动进行实时观测,并通过前馈方式对其进行补偿.当电机运行速度为0.1 m/s时,进行推力波动辨识补偿后稳态时速度波动范围从6.75%下降到1.23%.实验结果表明,该方法有效地减小了推力波动的影响,提高了稳态时速度响应的平稳性.     

异步电机无速度传感器控制的Holtz型磁链观测器性能分析

针对异步电机无速度传感器控制中,电压型磁链观测器低速性能较差的问题,研究一种具有较好低速性能的电压型磁链观测器——Holtz型磁链观测器.基于线性化理论建立该观测器的小信号模型,得出观测器反馈系数与观测器稳定性和动态响应之间的关系.进一步分析观测器输入存在误差的情况下,反馈系数对磁链观测结果的影响.基于对观测器综合性能的分析,提出一种自适应的反馈系数设计方法.针对2.2kW的异步电机,分别在Matlab仿真平台和基于Dspace的实验平台上进行了观测器输入存在误差的仿真和实验.结果表明:当观测器阻尼系数取在1.0附近,也即反馈系数按同步角频率的2倍取值时,可以获得最佳的观测效果,并且在高速和低速下均能获得良好的动态和稳态性能.     

基于LMD法的电力系统暂态扰动检测技术研究

为了实现电力系统暂态扰动信号的精确识别,针对暂态扰动信号的非线性、不规则性和突变性特点,采用局部均值分解(local mean decomposition,LMD)法检测电力系统暂态扰动;并用LMD法分析了电压暂降、电压暂升、电压中断、振荡暂态、脉冲暂态、频率偏移、谐波加电压暂升信号以及某智能变电站采集的实际扰动信号等典型扰动;同时与希尔伯特-黄变换(HHT)法的分析结果进行比较.研究结果表明:用LMD法检测电力系统的暂态扰动信号是有效的,且在定位精度、运算速度方面比HHT法更具优越性.