交流异步电机ADRC+PI控制策略研究

针对交流异步电机转子参数在运行中易发生变化影响交流异步电机性能问题,对转子磁链子系统和转速子系统的2个电流内环分别设计了结构相同的一阶自抗扰控制器(ADRC,active disturbance rejection control),实现了定子电压励磁分量对励磁电流的解耦控制和定子电压转矩分量对转矩电流的解耦控制。对于转速子系统的转速外环采用一阶ADRC控制器,转子磁链子系统外环采用PI控制器。采用此控制策略,可改善交流异步电机的动、静态性能。仿真结果表明,ADRC+PI控制策略与PI控制策略相比,交流异步电机具有转速无超调、调节时间短、抗干扰能力强等优点。     

复杂扰动下的动力翼伞轨迹跟踪控制

针对动力翼伞系统易受舵机负载转矩和外界风场等复杂扰动影响的问题,本文改进动力翼伞系统模型,引入具有负载转矩的直流电机模型。提出了基于自抗扰控制的轨迹跟踪控制器,分别设计了横纵向通道控制器,横向轨迹通道采用串级自抗扰控制,内环控制器对舵机负载扰动进行估计和补偿,减小死区误差;外环控制器跟踪参考飞行方向,降低风扰影响。半实物仿真结果表明:该控制策略性能优于传统自抗扰控制(ADRC)和PID控制器,能有效抑制舵机负载和风场扰动,提高跟踪精度,且稳定性和鲁棒性显著增强。     

基于自抗扰的永磁同步电机矢量控制系统

针对永磁同步电机双闭环矢量调速控制系统中速度环采用PI(proportion integral)进行控制时,调速效果容易受电机参数的影响且无法兼顾快速性与超调的问题,将简化的线性自抗扰控制器(active disturbance rejection controller,ADRC)应用于永磁同步电机双闭环矢量控制系统的转速环中,由于电流环在实际应用中对计算时间要求较高,仍采用PI控制器,实现了不同负载下对永磁同步电机的转速进行迅速且无超调的调速控制。利用Simulink建立了永磁同步电机的矢量控制系统模型并进行仿真,并与PI控制器仿真进行对比,仿真结果表明,在转速环应用线性化的自抗扰控制器后,能够实现对电机转速的良好控制,与PI控制器相比调速过程快速无超调且具有更好的稳定性。     

基于分数阶自抗扰技术的核电站稳压器压力控制

针对传统PID在复杂的核电站稳压器控制系统中无法获得良好的控制效果的问题,提出了分数阶自抗扰控制器(FOADRC).该控制器将分数阶控制器与自抗扰控制器相结合,不仅具备分数阶控制器的快速与高精度特点,还具备自抗扰控制器的强鲁棒性和抗扰动性能,解决了ADRC技术中非线性状态误差反馈控制律调参较困难的问题.建立的稳压器压力控制的Simulink仿真模型表明,分数阶自抗扰控制器与传统PID控制和ADRC控制相比具有更加优良的性能指标.     

神经网络自抗扰全垫升气垫船航迹控制

针对全垫升气垫船与常规水面船相比,非线性强,可操纵性较差,设计了神经网络自抗扰航迹引导控制器及航向控制器,以提高其航迹控制效果.利用非线性跟踪微分器(TD)提取微分信号并安排过渡过程.利用扩张状态观测器(ESO)对系统内、外扰动进行观测,并进行扰动补偿.利用非线性状态误差反馈控制律(NLSEF)提供精确控制量.为了提高自抗扰控制器( ADRC)的自适应性,利用递归网模型(RNM)对系统进行辨识,根据辨识信息对ADRC控制参数进行在线整定.仿真结果表明:在强扰动作用下,所设计航迹控制系统能够使全垫升气垫船精确地保持在计划航线上,具有自适应性强、超调量小、鲁棒性强等特点.     

基于自抗扰控制器的变桨距控制系统

运用风力发电系统中额定风速以上的最大功率跟踪控制方法,提出了一种基于自抗扰控制器(ADRC)的变桨距控制策略.考虑到变桨距控制系统是一个非线性时滞系统,时延的存在必然会降低闭环控制系统的稳定性,为此,将史密斯预估器应用到自抗扰控制器的设计中,并得到了一种输出预估自抗扰控制器(PADRC),从而实现了对时延影响的控制.结...     

车辆纵向加速度自抗扰控制研究

使用自抗扰控制(ADRC)方法对车辆纵向加速度控制进行研究.首先给出以油门开度指令为控制量的发动机动态模型和车辆纵向动力学模型,对ADRC进行简要介绍;然后将模型变换为适于自抗扰控制的仿射系统,设计车辆纵向加速度ADRC控制器;最后在车辆和发动机参数摄动以及道路扰动的环境下进行仿真.结果表明,ADRC控制器能够使车辆获得快速、平稳和高精度的加速度控制效果.     

一种机电位置伺服系统的抑扰控制策略及其实现

针对某型电机试验设备的三坐标自动定位安装系统存在较严重扰动的问题,探讨了相应的抑扰控制方法。首先建立了内扰因素复杂且重力荷载外扰显著的Z轴升降系统的动力学模型,在此基础上构建了一个交流伺服驱动的全闭环机电位置伺服系统,以初步达到消除系统各种环内扰动影响的目的。为了进一步提高系统的抗扰能力,在全闭环控制系统的位置外环控制器中引入先进的自抗扰控制器（ADRC）算法。基于该全闭环位置伺服系统进行Matlab/Simulink仿真实验,对位置环采用ADRC调节与PID调节的抗扰效果进行了比对分析,结果显示在恒定负载外扰下的位置跟踪性能及电气阻抗内扰下的位置保持性能ADRC控制优于PID控制。最后在试验设备上完成了相应的测试实验,对仿真结果作出了进一步的验证。     

四旋翼无人飞行器ADRC-GPC控制

针对四旋翼无人飞行器的姿态控制系统,需要研究先进控制策略来达到满意的性能.将自抗扰控制(ADRC)与广义预测控制(GPC)相结合,设计一种新型自抗扰广义预测控制器(ADRC-GPC),利用ADRC中的扩张状态观测器(ESO)来估计和补偿非线性系统的模型不确定性以及外部扰动作用,将原始对象模型转化为积分器形式,然后针对积分器设计广义预测控制器.阶跃响应系数矩阵能被解析地求解出来,可有效地解决广义预测控制计算量大的问题.研究结果表明:所提出的ADRC-GPC控制方法能够对四旋翼无人飞行器姿态系统进行实时控制,可满足控制精度及快速性要求,并能有效地克服系统的外部干扰和多变量耦合作用.自抗扰广义预测控制器能够有效地控制欠驱动非线性多变量系统.     

永磁同步电机混合非线性控制策略

永磁同步电机是一个非线性多变量强耦合系统,采用传统的线性控制方法难以在大范围运行中保持良好的动态性能和鲁棒性.针对永磁同步电机的特点,提出一种结合滑模控制和自抗扰控制的混合非线性控制策略,用于永磁同步电机矢量控制系统设计.根据指数趋近律算法设计滑模控制器,用于内环的电流控制.外环的速度采用自抗扰控制,速度控制器对负载扰动进行估计和补偿.仿真结果表明,提出的控制系统不仅具有良好的动态和静态性能,而且对负载及系统参数扰动具有较强的鲁棒性.     

基于ADRC的低速位置伺服系统及其仿真

低速位置伺服系统中的非线性摩擦力、参数摄动以及外部扰动等因素都会降低系统的精度. 本文对无刷直流电机低速位置伺服控制方法进行了研究. 简要介绍了自抗扰控制器,利用Stribeck摩擦模型和二阶自抗扰控制器构建位置伺服系统并确定控制器参数,最后与PD控制和滑模控制进行比较仿真实验. 实验结果表明,基于自抗扰控制的低速位置伺服系统具有较好的动态和稳态性能,对系统内部参数摄动和外部扰动以及非线性摩擦都具有很强的鲁棒性.     

永磁同步电机自抗扰控制研究

将自抗扰控制引入永磁同步电机的速度环控制中,为减少算法计算量和降低参数调整难度,对非线性自抗扰控制进行结构优化和线性化处理,完成永磁同步电机的线性自抗扰控制器设计和仿真分析.仿真结果表明,自抗扰控制较常规PI控制抗负载扰动能力强,对不同转速的运行具有较强适应性.     

Analysis on Biological Stability and Influencing Factors of Northern Living District Water Distribution System

多柔性连杆机械臂的自抗扰控制

刘延芳^1,2, 刘宏¹,孟瑶³

（1. 哈尔滨工业大学 机器人技术与系统国家重点实验室,哈尔滨 150001;

2.哈尔滨工业大学 航天学院,哈尔滨 150001;

3.上海宇航系统工程研究所,上海 201109）

创新点说明

将自抗扰控制应用到多柔性连杆机械臂的运动控制上。

研究目的

主要解决多柔性连杆机械臂的运动控制问题,在转角运动控制的同时,抑制柔性臂杆的振动。

研究方法

首先基于时标分离,将系统分解为快时标系统和慢时标系统：快时标系统为内环,采用最优二次型控制器,实现臂杆振动的快速抑制;慢时标系统为外环,采用自抗扰控制,抑制系统外界干扰、未建模动态等内外扰动,实现转角位置的精确控制。

结 果

采用自抗扰控制器可以显著提高转角控制精度,并抑制臂杆的振动,其中自抗扰控制器中采用飞线性PD控制器时,优势更为明显。

结 论

自抗扰控制器在应用于多柔性连杆机械臂的运动控制中具有一定的优势,可以进行工程推广。

关键词：多柔性连杆机械臂;自抗扰控制;飞线性比例微分控制器;跟踪微分器;状态扩张观测器

     

纺丝生产中丝线卷绕速度控制系统的设计

化纤生产中，高速卷绕头控制的关键是提高卷绕速度控制的精度。本文针对卷绕系统具有复杂时变速度给定、跳变负载干扰、参数不确定和要求恒线速度的特点，分析了卷绕叠丝的原因，利用先进的致密精密卷绕方式，大大改善了卷转的成形质量。在线速度控制问题上，比较了PI控制器和ADRC两种控制方式，结果表明ADRC控制的效果明显好于PI控制器，速度控制满足系统要求。     

Path tracking for vehicle parallel parking based on ADRC controller

A novel path tracking controller for parallel parking based on active disturbance rejection control (ADRC) was presented in this paper. A second order ADRC controller was used to solve the path tracking robustness, which can estimate and compensate model uncertainty caused by steering kinematics and disturbances caused by parking speed and steering system delay. Collision-free path planning technology was adopted to generate the reference path. The simulation results validate that the performance of the proposed path tracking controller is better than the conventional PID controller. The actual vehicle tests show that the proposed path tracking controller is effective and robust to model uncertainty and disturbances.     

直接驱动系统中力矩扰动的抑制

针对直接驱动系统中转速容易受各种力矩扰动的影响,建立了电流、速度双闲环仿真系统,设计了速度环的自抗扰控制器.并加入了LuGre摩擦力矩、负载扰动力矩和电机波动力矩,仿真结果显示,自抗扰控制器比传统的PI算法有更好的扰动抑制能力.在有突加扰动力矩的情况下,转速恢复到设定值的时间仅为PI算法的5％;在速度过零点时,也能很好...     

基于预测电压调制与T-S模糊PMLSM推力控制

为了进一步提高永磁直线同步电机(PMLSM)直接推力控制(DTC)系统的控制精度,提出了基于预测电压调制和Takagi-Sugeno(T-S)模糊策略的控制方法.利用预测电压调制技术控制下一个周期磁链,利用空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)逼近预测电压值,采用T-S模糊控制器控制动子速度和电磁推力.对比分析在Matlab/Simulink环境下的仿真结果,基于预测电压调制和T-S模糊控制策略的DTC控制系统不仅明显减少电磁推力和磁链脉动,而且对电机参数时变等非线性扰动所引起的脉动具有较强的鲁棒性.     

基于预期电压空间矢量调制技术的PMSM DTC系统

为了解决传统直接转矩控制中采用转矩和磁链滞环比较器给系统带来的转矩和磁链脉动大问题,本文提出一种基于预期电压空间矢量调制技术的PMSM DTC系统,并在MATALB/Simulink下进行了仿真研究.结果表明,此方法通过电压矢量调制产生定子的预期电压,并采用PI控制器,与传统直接转矩控制相比,该系统下的定子磁链和电磁转矩脉动减小比较明显,转速变化不大,具有良好的静动态响应性能.     

永磁同步电梯门机改进型自抗扰控制策略

针对永磁同步门机转动惯量大范围变化导致控制器参数设计困难这一问题,提出改进型线性自抗扰控制(LADRC)策略.设计转速自抗扰控制器,对转动惯量和负载变化引起的扰动进行实时观测和补偿,达到改善转速控制性能并避免控制器参数标定过程的目的;设计并联型LESO,能够在线性扩张状态观测器(LESO)带宽取值受限的条件下提高扰动观测性能并保留线性自抗扰控制器参数设计简单的优点.仿真和工程验证均表明：所提出的改进型自抗扰门机控制系统在简化控制器参数标定过程的同时获得更优良的控制性能,且对不同型号门机系统具有广泛适用性,采用该控制器可降低应用成本,提高行业竞争力.     

永磁同步电机无传感器变结构矢量控制

针对电机控制中采用的PI调节器对电机参数变化及外加干扰时鲁棒差和无位置传感器控制实现困难等问题,在研究常规永磁同步电机矢量控制策略的基础上,将滑模变结构控制(VSSMC)和无迹卡尔曼滤波(UKF)引入该策略中,用VSSMC分别替代策略中速度PI控制器和2个PI电流控制器,同时利用UKF对电机定子直轴电流、交轴电流、负载转矩、转子位置和转速进行实时估计,提出了一种新颖的基于VSSMC和UKF的永磁同步电机无传感器矢量控制方案.仿真结果验证了新方案的正确性,所设计的VSSMC能有效调节转速和电流,其调节效果优于常规PI控制器,所设计的UKF观测器能准确估计系统状态,而且两者对系统参数摄动、外干扰、测量误差以及测量噪声都具有极强鲁棒性,系统的动、静态性能明显增强.