多电机同步传动系统的解耦控制

针对异步电动机组成的同步传动系统,在两相静止αβ坐标系下建立系统的11阶非线性模型,推导出系统的向量相对阶.研究表明系统相对阶不能满足系统进行精确线性化的要求,故在研究点的切空间中,寻求满足条件的补充变换基.采用微分几何非线性状态反馈控制方法,将系统解耦为4个线性子系统,在各子系统中,运用线性系统理论分别设计控制器,实...     

基于逆系统方法的强制循环蒸发器非线性控制

强制循环蒸发器是典型的多输入多输出强耦合非线性系统,常规的线性控制方法难以满足高性能控制的要求.在对强制循环蒸发器结构和工艺过程深入分析的基础上,建立了其非线性动态模型.然后采用逆系统方法设计了状态反馈控制器实现闭环系统的精确线性化和解耦.最后,对得到的伪线性化系统利用最优控制理论设计优化控制器.仿真结果表明:与传统PID控制器相比,提出的非线性控制策略能有效提高强制循环蒸发器的动态性能.     

基于非线性内模控制的直流炉机组协调控制系统设计

直流炉机组三输入三输出强耦合、非线性的对象结构使其协调系统的抗干扰性和负荷适应能力受到影响。为提出机组全工况优化运行的控制方案,首先通过合理的简化,建立起具有一定精度且利于控制器设计的直流炉机组模型。应用状态反馈精确线性化求出其逆系统,通过反馈控制律的作用实现了系统模型的线性化与输入、输出的完全解耦。并结合对建模误差与外扰有较强鲁棒性的多变量内模控制结构,对反馈线性化后的伪线性系统进行控制设计。最后在不同的稳态工作点下进行状态扰动与设定值扰动的仿真试验,结果表明应用非线性内模控制方法设计的协调系统在较大的工况范围内具有较好的稳定性与动态性能。     

基于转子磁场定向的三相异步电动机变频调速系统

文章针对三相异步电动机变频调速系统需满足的性能指标,采用转子磁场定向简化电机的控制,设计了基于非线性解耦方法的电流控制器,实现了定子电压的解耦;利用电流模型估计磁链,设计了三个闭环的电流调节器、磁链调节器和转速调节器,实现电流幅值和相位的准确跟踪以及速度的准确控制;根据设计的系统研制了样机,并进行了性能实验测试。实验结果表明,设计的控制系统具有良好的动、静态特性,控制方案可行,可应用于实际工业现场。     

全方向康复步行训练机器人的跟踪控制

针对全方向康复步行训练机器人在跟踪运动过程中x轴、y轴和方向角各轨迹之间存在强耦合的问题,提出了速度跟踪控制器设计方法,从而使全方向康复步行训练机器人能同时实现各个方向理想的跟踪效果.在全方向康复步行训练机器人动力学模型和运动学模型的基础上,采用输入-输出线性化方法,通过模型解析推导出四轮转速与其驱动力间的解耦状态方程,设计速度跟踪控制器,实现速度的解耦控制.将速度控制器与非线性反馈控制律相结合,可以实现对运动轨迹的跟踪.仿真实验表明,本文方法具有一定的有效性,解决了传统跟踪过程中不能同时实现运动速度和运动轨迹跟踪的问题.     

渐进模型匹配时间延迟反馈的PMSM混沌反控制

为了研究利用模型匹配和延迟反馈控制实现永磁同步电机(PMSM)混沌反控制的方法,从PMSM的数学模型出发,运用模型匹配理论讨论了PMSM可以进行混沌化的条件;讨论了利用时间延迟反馈实现混沌反控制的理论基础以及实现PMSM的部分精确线性化.对稳定的线性系统运用时间延迟状态反馈设计了作为混沌信号的模型系统,使PMSM系统与模型系统相匹配,从而达到对电动机混沌反控制的目的.对这种控制器的控制结果进行了仿真研究.仿真结果说明,利用模型匹配方法设计混沌反控制器是完全可行的.     

航天器非线性神经元控制方法研究

针对航天器控制问题,提出了一种非线性动态逆与状态反馈控制相结合的神经元控制系统设计方案,并成功的将其应用于登月舱软着陆过程的控制问题.该方案包含两部分:①应用神经元网络通过学习建立被控系统的非线性动态逆模型,实现被控非线性系统的线性化;②在线性化模型的基础上构造系统的神经元最优状态反馈控制器.本文给出的仿真结果显示出神经计算学在航天器控制问题中所具有的潜在能力.     

异步电动机的滑模与PCH协调控制研究

针对采用单一信号或能量控制策略对异步电动机调速系统进行控制都难以满足对异步电动机高性能控制的要求,本文采取了滑模控制与端口受控哈密顿控制相结合的协调控制方法来控制异步电动机调速系统。建立了异步电动机数学模型,并利用异步电动机转子磁场定向原理,求取了异步电动机的滑模控制器;根据端口受控哈密顿原理,建立了异步电动机的端口受控哈密顿模型,并求取了端口受控哈密顿控制器;最后利用指数函数将滑模控制器与端口受控哈密顿控制器相协调来控制异步电动机调速系统。同时,考虑到负载转矩可能出现未知的情况,设计了负载转矩观测器,并利用Matlab/Simulink对所设计协调控制系统进行仿真实验。仿真结果表明,所设计的协调控制策略不仅可使异步电动机快速地跟踪给定的转速信号,而且可以显著地降低异步电动机在稳态运行时的能量损耗。这种协调控制方法为研究异步电动机的优化控制提供了一种新的思路。     

基于滑模观测器的异步电动机速度传感器故障诊断及容错控制

针对异步电动机矢量控制系统中速度传感器故障问题,提出基于滑模观测器的故障诊断及容错控制方法。通过坐标变换的方法建立异步电动机的状态空间模型,从而构造滑模观测器,并使用李雅普诺夫稳定性理论求解稳定性条件并给出转速自适应律;设计矢量控制系统的转速切换策略,当残差信号大于给定阈值时使系统切换到无速度传感器矢量控制方式,保持异步电动机稳定运行。仿真结果表明该方法可以在0.2 s内实现故障检测,并使系统稳定运行,体现出该方法的快速性和有效性。     

基于输出反馈线性化的机械手随动控制

为机械手线性化和随动控制设计了一种滑动模态扰动观测器.在观测系统状态的同时,估计由系统的非线性和模型的不确定性和外来的干扰所造成的广义扰动.它使非线性、强耦合的机械手系统可以仅靠关节角反馈实现线性化和解耦,且控制器的设计不依赖于机械手的精确模型.二连杆机械手仿真研究表明,在机械手荷载大范围变化的场合下,该控制器的随动控制性能优于采用全状态反馈线性化的控制器.