应用自抗扰控制器的双级矩阵变换器闭环控制

对双级矩阵变换器(two-stage matrix converter,TSMC)输出电压产生影响的扰动因素很多,而闭环控制是抑制多种扰动的有效方法。TSMC是一非线性、多变量、强耦合的系统,其精确的数学模型难以建立,采用基于对象模型的控制律难以得到好的控制效果。该文提出了一种基于自抗扰控制技术的TSMC闭环控制策略,利用自抗扰控制器(auto disturbances rejection control,ADRC)的非线性鲁棒控制技术实现TSMC这种不确定性系统的控制。该文建立了TSMC逆变级电路的数学模型,把系统模型中的耦合项、不确定项都看作是系统的模型内扰,将输入电压、负载变化等扰动看成不确定外扰,利用ADRC对内外综合扰动进行观测,并对其进行补偿。仿真结果表明,在相同的非理想运行条件和扰动情况下,ADRC展现出比经典PI控制器更优异的动静态性能,可以满足TSMC系统高性能的控制要求。     

自抗扰控制器优化设计及其应用

自抗扰控制器(ADRC)是针对非线性不确定系统提出的一种新型非线性控制器。在深入研究自抗扰控制技术理论的基础上,通过非线性系统的线性化和参数整合等方法设计出了优化ADRC,并给出了新的参数整定方法。MATLAB仿真表明,优化后的ADRC需调整的参数大大减少,调节过程也得到简化,但性能并未受到影响,对被控系统的不确定性和外扰有很强的适应性和鲁棒性。     

基于ADRC的LCC-S谐振型无线充电副边闭环控制研究

针对磁耦合谐振式LCC-S无线充电系统工作过程中易受外界或自身参数扰动的影响导致输出电流、电压偏离目标值的问题，以及如何快速准确地对扰动情况做出反应，提出一种基于自抗扰控制ADRC（active disturbance rejection control）的副边恒流恒压二段式闭环控制方法。首先，通过电路分析研究了LCC-S型谐振网络的输出特性与系统参数的关系；其次，为实现闭环精准调控系统输出，建立副边Buck变换器的状态方程模型，并根据模型设计ADRC中跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈；最后，搭建基于ADRC的无线充电实验平台，在多参数扰动下比较ADRC控制器与PI控制器的控制效果,结果表明，ADRC控制器表现出更好的动态调节能力。     

基于自抗扰控制器的无刷直流电动机速度控制

无刷直流电动机作为一个多变量强耦合非线性系统,采用经典PID控制难以得到满意的控制效果.采用自抗扰控制器来提高无刷直流电动机控制系统的动态性能和鲁棒性,自抗扰控制器设计过程中不需要对象模型结构和参数的精确信息.实验比较了PI控制器和自抗扰控制器的控制效果,结果表明自抗扰控制器(ADRC)对外部扰动和电动机参数的变化具有较强的鲁棒性.     

基于串级自抗扰控制的永磁同步电机位置伺服系统研究

针对永磁同步电机存在的非线性、强耦合、不确定性等问题,把自抗扰控制(ADRC)方法引入永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统中。原串级结构不变,转速位置环改进为两个一阶自抗扰控制器级联,ADRC解决了系统响应速度和超调之间的矛盾,提高了系统鲁棒性及控制精度;控制器级联较好地解决了PMSM非线性系统的不确定性、耦合性及干扰抑制问题。仿真结果表明,与经典PID控制的伺服系统相比,该系统具有响应速度快、无超调、控制精度高的特点,对负载及系统内部参数变化具有良好的动态性能及很强的鲁棒性。     

基于自抗扰控制技术的表贴式永磁同步电机无位置传感器控制

为提高表贴式永磁同步电机(SPMSM)的控制精度、动态响应速度以及可调速度范围。通过引入自抗扰控制技术,在两相静止坐标系下,提出一种可以将包含转子位置信息的耦合项直接估计出来的方法。利用自抗扰控制技术的强解耦能力直接解耦电机方程,故无需向转子坐标系进行坐标变换来实现解耦,此外通过电流自抗扰控制器(ADRC)中扩张状态观测器(ESO)可以直接得到转子电角速度和转子位置角,避免了传统控制方法中多次变换和积分带来的累积误差。其在转速ADRC中利用自抗扰控制技术的非线性控制方法,扩展了调速范围,提高了控制精度。     

火电单元机组协调系统的自抗扰控制方案研究

主要研究新型实用非线性自抗扰控制技术(ADRC)在火电单元机组协调控制系统中的应用。ADRC的主要特性是对扩张状态——系统未建模动态摄动和未知外扰的总和作用量的实时估计，并在控制信号中补偿掉，这也是实现对不确性强非线性对象的实时动态反馈线性化的关键。对所提出的单元机组协调系统的自抗扰控制方案在克服机炉对象强非线性、不确定性、时滞、强耦合以及闭环系统的稳定性方面进行了原理性分析。在电厂热工过程控制实时仿真平台STAR-90上的仿真结果表明ADRC协调控制策略的有效性和先进性。     

无刷直流电机的新型控制器

自抗扰控制（ADRC）是在继承经典PID不依赖于对象模型优点的基础上,通过改进经典PID固有缺陷而形成的新型控制技术,性能优良。在分析永磁无刷直流电机特点及使用现状的基础上,建立了基于自抗扰控制器的无刷直流电机控制系统。仿真结果表明,自抗扰控制器对无刷直流电机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的适应性和鲁棒性,控制器算法简单,工程适用性较强,系统具有良好的动态响应性能。     

基于自抗扰控制原理的MMC-HVDC控制策略

简述了模块化多电平换流器(MMC)的基本原理,针对采用内环离散控制器后系统抗扰性能下降的问题,基于自抗扰控制ADRC(Auto Disturbance Rejection Control)原理,采用新型非线性函数设计了外环控制器;针对MMC的环流问题,设计了基于自抗扰控制技术的直接环流抑制器;为了抑制故障条件下的负序电流,设计了基于自抗扰控制技术的负序电流抑制器。最后在PSCAD/EMTDC环境下搭建21电平的MMC-HVDC系统模型,对所设计的混合控制器进行仿真验证,结果表明所设计的混合控制器具有良好的控制性能,验证了其有效性。     

基于自抗扰控制器的级联多电平静态同步补偿器控制系统

级联多电平静态同步补偿器(STATCOM)是强耦合非线性系统，采用传统PID控制和现代控制理论难以得到满意的控制效果。为了提高系统的动态性能和鲁棒性，文中根据自抗扰控制器(ADRC)的原理提出了级联多电平STATCOM的自抗扰控制方案。自抗扰控制器的设计不需要精确的STATCOM参数和数学模型，它内部的扩张状态观测器可以估计出系统内扰(包括模型的不确定项和耦合项)和外扰的实时作用并给予补偿，从而实现无功电流和有功电流的解耦自抗扰控制。仿真和试验结果表明，自抗扰控制器对系统模型的不确定性和外扰具有较强的适应性和鲁棒性，控制系统具有优良的动态性能。     

单级旋转倒立摆的自抗扰控制

单级旋转倒立摆是一个单输入双输出、强非线性、强耦合的不稳定系统.应用自抗扰控制方法对其进行研究,利用状态观测器对系统的总扰动进行实时估计和补偿,实现了对摆的竖直偏角的良好控制.并且与LQR方法进行了对比,在改变研究对象的参数而不改变控制参数的情况下进行了仿真,结果表明自抗扰控制方法具有较强的鲁棒性.     

模糊自抗扰控制的双音圈电机同步伺服系统

在双音圈电机同步系统中,由于音圈电机独特的分体式结构,其中一个电机的外部干扰对另一个电机的耦合作用尤为明显。针对该问题,提出了一种基于交叉耦合控制器(CCC)和模糊自抗扰控制器(Fuzzy-ADRC)的位置同步控制方案。利用自抗扰控制器(ADRC)对音圈电机伺服系统中的扰动总和进行估计与补偿;为进一步提高系统鲁棒性,设计Fuzzy-ADRC实现ADRC的参数自适应调整。此外,设计CCC消除双电机同步过程中的耦合现象,实现双电机伺服同步控制。仿真结果表明,所设计的控制系统能够明显提高各电机跟踪精度和同步精度,控制效果良好。     

自抗扰控制器在直线同步电机调速系统中的应用

在分析自抗扰控制原理和直线同步电机数学模型的基础上,将自抗扰控制器应用在直线同步电机的速度环和电流环的控制中,实现了直线同步电机调速系统的自抗扰控制。仿真结果表明,这种自抗扰控制可以很好的．解决强耦合和非线性问题,有优秀的控制性能。     

基于自抗扰控制的交联电缆悬垂控制系统

交联悬垂控制系统是一个非线性、时变、强耦合多干扰的复杂控制系统,为提高悬垂控制系统的抗干扰能力和鲁棒性。提出一种基于自抗扰的悬垂控制策略。文中分别针对下牵引交流异步电机的速度环、电流环以及磁链还进行自抗扰控制器的设计,通过所设计的自抗扰控制器有效地提高了系统的悬垂控制精度。考虑到悬垂控制系统是一个非线性时延系统,时延的存在一定程度上降低了系统的控制性能。本文将史密斯预估技术引入到自抗扰控制器的设计中,设计了一种基于史密斯预估器的输出预估自抗扰控制器,有效地降低了时延的影响,提高了系统的鲁棒性和抗干扰性能。文中最后给出了仿真分析,仿真结果验证了所设计的复合控制器的有效性。     

基于模型补偿的逆变器交流电压自抗扰控制

三相逆变器系统是一个非线性、强耦合、负载扰动剧烈的系统,传统基于PI调节器的双环控制效果不尽人意。自抗扰控制(ADRC)将上述影响系统控制的不利因素视为总扰动,予以估计和动态补偿,然后施以合适误差反馈律,以获取理想的控制性能。针对三相逆变器交流电压控制问题,考虑到工程实用性,以交流电压及其一阶导数为状态变量设计二阶线性自抗扰控制器,并结合被控对象LC滤波器电感电流可测的特点,引入模型补偿项,以降低扩张状态观测器扰动观测压力,进一步提高自抗扰控制系统的跟踪精度。对传统自抗扰控制、模型补偿自抗扰控制和电压电流双环PI控制进行了对比实验,结果证明了所提策略在跟踪性能及抗扰性能方面的优势。     

双级矩阵变换器驱动永磁同步电机的混合非线性控制系统

针对传统PWM变换器及PID控制器存在的很多缺点,提出一种基于双级矩阵变换器(TSMC)驱动永磁同步电机(PMSM)的混合非线性控制方案。首先,针对系统易受电网和负载扰动的问题,建立TSMC-PMSM系统整流器端口的受控耗散哈密顿模型(PCHD),证明其严格的无源性,设计TSMC-PMSM系统整流器端口的基于互联与阻尼分配(IDA)的无源性控制(PBC)器,并理论证明该闭环系统的稳定性;另外,针对转速外环PID控制器自我调节能力差的问题,利用自抗扰控制器(ADRC)非线性光滑反馈的特点,设计变积分系数PI-ADR非线性控制器。仿真和样机实验结果都表明,采用混合非线性控制的TSMC-PMSM系统具有良好的网侧性能、很强的抗扰动能力和很好的动、静态性能。     

微型燃气轮发电机系统的自抗扰控制方法研究

微型燃气轮机是一个复杂的热能动力系统,它的不确定性与非线性特性使得难以对其实现高精度控制,为了实现对微型燃气轮机的稳定控制,充分发挥微型燃气轮机在分布式发电中的优越性,引入自抗扰控制器,以转速为输入设计扩张观测器,利用前馈环节予以补偿,同时通过非线性组合抑制转速偏差,实现整个微型燃气轮机控制的优化.论文详细介绍了微型燃气轮机的模型及ADRC控制策略,通过负荷波动仿真及鲁棒性仿真来研究自抗扰控制器在提高微型燃气轮机系统稳定性上的优势.仿真结果表明,基于自抗扰控制器的微型燃气轮机表现出良好的动态性能,具有较强的鲁棒性能.     

永磁直线同步电动机速度环自抗扰控制器的设计

针对永磁直线同步电动机具有强耦合性,存在未建模动态和不确定外部扰动的特点,首先运用矢量控制方法对模型进行解耦化简,将未建模动态和不确定外扰视为一个综合扰动项,然后利用自抗扰控制技术对综合扰动项进行观测和补偿,设计出了一种不依赖于对象模型的速度环鲁棒控制器.仿真结果证明,该控制器不仅具有良好的抗外扰能力,同时对系统的内部参数如动子质量、主磁极磁链等的摄动也具有较强的鲁棒性.