带负载观测的感应电机动态分数阶滑模控制

为提高感应电机矢量控制性能,根据积分滑模控制和分数阶微积分理论,提出动态分数阶滑模控制方法。针对负载扰动问题,设计负载转矩滑模观测器,将负载观测值反馈到动态分数阶滑模控制中。通过Lyapunov定理证明所设计的控制器和观测器的稳定性和收敛性。仿真实验表明:负载观测器能准确观测负载转矩,带负载观测的动态分数阶滑模控制具较好的动态性能,对负载扰动有较强的鲁棒性,并有效抑制了滑模控制的抖振。     

带恒功率负载多电平Boost变换器的复合非线性控制

针对带恒功率负载的多电平Boost变换器,提出一种将非线性干扰观测器和自适应滑模控制器相结合的复合非线性控制策略。首先应用精确反馈线性化方法将模型转化为布鲁诺夫斯基标准形式。然后在保证大信号稳定的前提下,将自适应控制方法和非线性干扰观测器加入到滑模控制器的设计中,利用李雅普诺夫理论证明整个闭环系统的稳定性。仿真和实验结果表明,与双闭环PI控制方法相比,该控制策略具有更好的动态调节性能和更强的鲁棒性。     

基于干扰观测器的电子节气门连续滑模控制

电子节气门是一种典型的非线性系统,采用一般的滑模控制会产生不可消除的抖振,影响控制效果.为解决这一问题,提出基于干扰观测器的滑模控制,其中干扰观测器前馈补偿观测到的干扰,滑模控制器消除其他干扰,因此很大程度上降低了滑模控制器的切换增益值,达到削弱抖振的目的.通过MATLAB/Simulink平台的仿真试验,证明这种控制方法对消除抖振的可行性和有效性.     

变速变桨风力发电机组的优化控制

提出了大型变速变桨风力发电机组在不同控制阶段的优化控制策略。在低风速时,采用自适应转矩控制方式,实现机组的变速运行,追踪最佳风能利用系数。在额定风速以上时,为了解决传统桨距控制方式系统超调量大的问题,提出了一种新型气动转矩观测器,并将气动转矩与发电机转矩偏差输入控制器。通过Bladed外部控制器模块编程并进行仿真,结果表明,所提出的控制策略能够更好地追踪最大功率点,并改善桨距控制效果,稳定功率输出。     

基于自抗扰控制器的风力发电系统的最大风能捕获控制

根据自抗扰控制器的原理,设计了风力发电系统的最大风能捕获控制器。将风能转矩的不确定性与系统的摩擦不确定性统一视为系统的未知干扰,通过扩张状态观测器来估计,然后利用非线性反馈控制律进行补偿,使系统的控制律仅与系统的给定输入和输出有关,减少控制过程中的检测量,将复杂的控制过程简化。通过非线性跟踪一微分器的适当设计,实现了最大风能捕获,证明控制策略的可行性,同时通过参数的改变,验证了该控制方法的具有很强的适应性和鲁棒性。     

基于转速估计的PMSM分数阶积分滑模控制

针对永磁同步电机(PMSM)运行过程中内部参数变化和外部负载扰动影响控制性能的问题,采用基于分数阶滑模观测器的PMSM分数阶积分滑模控制(FOISMC)策略。基于FOISMC技术,设计基于新型趋近律的分数阶积分滑模转速调节器,给出能保证系统全局鲁棒性的全程积分滑模面设计方法。基于分数阶理论和滑模控制理论构造分数阶滑模观测器,以实现对速度和转子位置角的高精度估计。仿真实验验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于自适应非奇异智能终端滑模观测器的风力机载荷增广预测控制

为有效降低风力机在高风速运行时的不平衡载荷,提出一种基于自适应非奇异智能终端滑模观测器的载荷增广预测控制策略。首先,针对模型不匹配导致的模型预测控制性能下降的问题,将指令跟踪误差与系统状态的变化量增广为状态向量,设计增广预测模型以消除稳态跟踪误差;其次,设计自适应非奇异终端滑模观测器对系统状态进行估计,以提高控制系统的可靠性;然后,设计多目标变速灰狼优化算法同时对控制器和观测器参数寻优;最后,基于Simulink仿真平台验证了所提控制策略的有效性。结果表明,所提控制策略可有效消除稳态误差,缩短调节时间并提高控制性能。     

基于扰动观测器的分数阶终端滑模电液变桨控制方法

为改善风电机组电液变桨系统的控制性能,文章提出了基于扰动观测器的分数阶终端滑模控制方法。建立风电机组电液变桨系统数学模型,利用滑模状态扰动观测器（SMSPO）对变桨系统参数的不确定性和未知扰动进行实时补偿。采用分数阶微积分理论设计终端滑模控制器的滑模面,在保证有限时间收敛的同时,改善了滑模控制自身抖动。利用Simulink进行试验验证,结果表明,该方法增强了变桨系统的抗干扰能力,削弱了系统的抖动,提高了桨距角的跟踪精度和变桨系统的稳定性。     

基于势能-滑模的双馈风电机组广域阻尼控制设计方法

通过构建模型的方式解决双馈感应发电机并入电力系统中存在的非线性功率振荡问题，提出一种具有非线性和鲁棒性的新型功率振荡阻尼控制器，以减小此类系统中的功率振荡。首先，结合双馈感应发电机特性，构造含风电电力系统的能量函数模型。其次，根据构建的稳定流形构建滑模面，对于建模和仿真过程中存在的一些误差和外部干扰，采用扩展状态观测器进行估计。最后，基于扩展状态观测器、滑模变结构控制理论、能量函数设计双馈感应发电机的功率振荡阻尼控制器，并在四机两区系统中验证该方法的有效性。     

光伏LCL型并网逆变器的积分滑模容错控制策略

针对光伏LCL滤波并网逆变系统中参数的不确定性故障和外界干扰故障,对系统在不确定性和执行器故障情况下的数学模型进行重构,提出一种基于高阶滑模观测器的连续积分滑模容错控制方法,该算法设计一个高阶滑模状态观测器,可对故障状态进行有效估计,以抑制故障的不利影响。结合滑模控制原理构建一个连续积分滑模控制器,设计系统控制分配律,并推导出系统故障的稳定条件,采用Lyapunov函数证明闭环系统的稳定性。通过仿真验证所提控制策略的有效性。     

基于复合控制的三电平逆变器驱动PMSM的MPTC

针对三电平逆变器驱动永磁同步电机(PMSM)系统,提出基于复合控制的模型预测转矩控制策略(MPTC)。为减小转矩和磁链脉动,提高系统的控制性能,给出系统的MPTC方法。为克服扰动负载转矩的影响、增强系统的鲁棒性,分别设计负载扰动扩展观测器和基于幂函数的滑模转速调节器,在此基础上构造出复合控制器。通过对比基于PI转速调节器的三电平逆变器驱动系统与基于复合控制的三电平逆变器驱动系统,所提出的基于扰动负载观测器与改进滑模趋近律的复合控制策略能使PMSM稳定高效运行,并减小转矩脉动和三相定子电阻电流的THD值。仿真结果验证该方法控制的电机系统可稳定运行,进而验证该策略的正确性和有效性。     

无速度传感器DFIG最大风能捕获终端滑模优化控制

针对双馈风力发电机(DFIG)这类复杂的强耦合、非线性系统,利用Backstepping终端滑模设计控制器实现最大风能捕获.采用微分跟踪器(TD)安排参考输入信号,解决初始误差大的问题.基于电流方程设计扩张状态观测器(ESO),对磁链和转速进行估计,以降低磁链和转矩脉动,实现无传感器运行,并对耦合等扰动项进行观测且加以补偿,从而简化Backstepping终端滑模控制器的设计.针对控制器和观测器中待整定参数较多的问题,利用萤火虫算法(FA)进行参数寻优.结果表明:该方案能够实现无静差跟踪,提高了系统的控制精度.     

基于EIO光伏并网逆变器非奇异快速终端滑模控制设计

为了减小外界干扰和系统参数的不确定性等因素对光伏并网逆变系统的影响,文章提出了基于非奇异快速终端滑模控制的光伏并网逆变器控制策略。设计了基于等价输入观测器的光伏并网逆变器干扰项补偿器,推导了在参数不确定和外界干扰情况下的逆变器的反馈控制律。仿真结果表明,采用扰动观测器与非奇异快速终端滑模控制相结合的策略,增强了系统的鲁棒性,提高了跟踪精确度,系统具有良好的动态性能。     

航空发动机模糊滑模控制方法的比较研究

研究了航空发动机的模糊滑模控制方法,使航空发动机在较广的运行条件下满足控制需求。采用一维间接模糊滑模控制、二维直接模糊滑模控制这两种方法设计模糊滑模控制器,并通过仿真对比,分析了两种设计方法在航空发动机线性模型和用LPV建模法建立的非线性模型上的控制效果。仿真结果表明,二维模糊滑模控制方法具有响应快,对外界干扰不敏感,系统鲁棒性强且非线性跟踪效果好的优点,其控制效果优于一维模糊滑模控制方法。     

航空发动机自适应模糊滑模控制方法的研究

为使航空发动机在较广的运行条件下满足控制需求,采用四种不同的方法设计自适应模糊滑模控制器,用模糊控制逼近滑模切换控制项,并通过参数自适应律的设计,根据工况条件自动调整输出模糊集合中心。仿真比较了四种设计方法在航空发动机线性模型稳态点的控制效果和转速跟踪性能。结果表明,间接自适应模糊滑模控制和采用三条模糊规则的自适应模糊滑模控制方法的系统响应快、超调量小、转速跟踪能力强,综合控制性能较好。     

电子节气门变结构滑模控制及仿真与试验

建立了发动机电子节气门的非线性运动模型,并运用变结构滑模控制理论进行控制器与观测器设计,仿真及实时硬件在环控制试验结果表明：采用变结构控制,能很好地克服系统中的非线性及扰动,迅速地获得预期节气门位置。     

基于Super-twisting算法的永磁同步电机直接转矩控制

针对传统永磁同步电机直接转矩控制中转矩和磁链脉动较大的问题,文章基于Super-twisting算法,提出了一种二阶滑模直接转矩控制策略。该控制策略使用二阶滑模控制结构取代传统PI控制和滞环控制结构,设计了磁链和转矩滑模控制器,提高了系统控制的动态响应能力。文章使用SVPWM矢量控制取代传统DTC中的开关表,保持开关频率恒定。试验结果表明,文章提出的控制策略可以有效降低转矩和磁链的脉动,并提高系统的稳定性,改善了系统的动态性能。     

水轮机水门的分数阶PID控制策略研究

针对水轮机调速系统的强非线性及易受各种内外部干扰影响,基于分数阶PID控制策略提出了一种新型的水门非线性控制器。通过对水轮机水门开度模型进行反馈线性化,结合分数阶PID控制理论约束自定义的控制变量,且利用遗传算法在线调节控制器的参数。仿真结果证明,与常规PID控制方式相比,所设计的水门分数阶PID控制器能有效地阻尼系统振荡,调速系统的鲁棒性得到较好的改善。     

燃气锅炉主汽压的RBF神经网络滑模控制策略设计

针对燃气锅炉主汽压控制的非线性、干扰大和模型参数易变的特点,常规比例积分微分(PID)控制方法难以取得满意的控制效果.利用滑模控制对系统参数变化和扰动不灵敏的优点,提出一种基于神经网络和滑模控制相结合的主汽压优化控制策略.采用径向基函数(RBF)神经网络调节滑模控制器的切换增益以降低其在平衡点的抖振,并通过在系统中设计干扰观测器实现对扰动的补偿.结果表明:与常规滑模控制和常规PID控制相比,不同工况下本文提出的控制策略超调量最多减少6.62％,调节时间最多减少57.45 s,且系统抖振小,跟随性能、抗干扰能力和鲁棒性能良好;工程实例表明,采用所提控制策略后,系统抖振比常规滑模控制降低33％,主汽压波动范围在-0.04～0.1 MPa,控制系统抗干扰能力得到显著提高.     

基于干扰观测器的储能反步控制

当直流侧电压波动较大时,基于反步法设计的储能变流器无法依靠自身的鲁棒性平抑功率和直流电压波动。文章提出了一种基于干扰观测器的储能变流器反步控制算法,可提升控制器抗干扰的性能,有效抑制直流电压波动。首先建立双级式储能变流器数学模型并分析其工作原理;然后采用基于干扰观测器的反步法设计了储能变流器的控制器;最后,在Matlab/Simulink中进行仿真,验证了基于干扰观测器的反步法控制具有更好的鲁棒性和动态响应性能。