永磁同步电机调速系统的自抗扰控制器设计

针对典型自抗扰控制器(ADRC)参数较多,意义不明确,难以整定的问题,研究了一种改进的自抗扰控制器。该控制器去除了微分跟踪器(TD)模块,并采用直接误差替代扩张状态观测器(ESO)和非线性状态误差反馈控制律(NLSEF)模块中的非线性函数。将其应用于永磁同步电机转速控制,仿真结果表明,本文设计的自抗扰控制器性能优于常规的PI控制器,与典型的自抗扰控制器相比较,具有结构更简单,可调参数少等优点。     

自抗扰控制器参数整定的一种新方法

针对目前自抗扰控制器多参数整定方法存在的不足,根据分离原则,提出对自抗扰控制器中的跟踪微分器根据需要的过渡过程进行参数整定,扩张状态观测器用改进的非支配排序遗传算法进行整定,最后用非线性最小二乘法对非线性反馈进行整定.仿真实例表明,通过该整定方法得到控制器的控制效果具有快速性、稳定性的特点,而且该方法也优于用遗传算法对自抗扰控制器参数的整定.     

火箭炮位置伺服系统的神经网络自抗扰控制

针对自抗扰控制器中非线性扩张状态观测器以及非线性控制律参数整定过程繁琐的问题,提出了一种采用BP神经网络整定参数的方法,同时对基于BP神经网络的自抗扰控制器进行仿真分析。结果表明,基于BP神经网络的自抗扰控制器使火箭炮位置伺服系统的稳定性显著提升,在承受外部扰动的环境中仍具有良好的快速性和稳定性,相较于经典自抗扰控制方法有着明显的优势,能够满足工程实际应用中所要求的性能指标。     

基于自抗扰控制的双环伺服系统

为提高永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)伺服系统的抗负载扰动和参数摄动能力,提出一种基于自抗扰控制的位置–电流双环控制策略。分析伺服系统的扰动机理,构建基于离散最速控制综合函数的跟踪微分器进行位移规划,通过引入三阶扩张状态观测器,得到位置和转速复合控制的非线性自抗扰控制器,优化了系统结构,降低了参数整定难度。为进一步提高系统刚度和对突变负载扰动的响应能力,设计电流环自抗扰控制器,引入二阶观测器估计扰动量并进行扰动补偿,给出电流环线性自抗扰控制器参数的确定方法。仿真和实验结果表明,该控制策略能够减小外部转矩干扰和电机参数摄动对系统性能的影响,验证了基于自抗扰控制的双环控制方法的有效性。     

模糊自抗扰控制器在两电机同步系统中的应用

设计了一个模糊自抗扰控制系统,将系统的总扰动以及速度张力之间的耦合影响等统一视为系统的"扰动",利用扩张状态观测器进行观测并加以补偿,使得控制对象被近似线性化和确定性化,同时采用模糊控制器在线对自抗扰控制器参数进行修正,以实现自抗扰控制器的参数自整定,提高自抗扰控制器的性能。结合S7-300PLC构建实验平台,进行了速度突减、三角波跟踪实验。实验结果表明:与传统PID控制相比该控制策略不仅实现了速度和张力的动态解耦,而且     

永磁同步电机调速系统的一种新型二自由度控制器

在永磁同步电机调速系统中,基于扰动观测器的传统二自由度控制系统对阶跃输入的跟踪性能与其抗扰性能之间存在耦合,因此控制器的参数整定过程比较复杂。提出了一种新型二自由度控制器。这种新型控制器利用更高一阶的扩张状态观测器取代传统控制器中的扰动观测器,同时对转速和扰动转矩进行观测。利用观测的转速和扰动转矩分别作为反馈量和前馈补偿量,从而实现系统跟踪性能与抗扰性能的完全解耦,进而简化控制器的参数整定过程。最后通过实验验证了所提方法的有效性和实用性。     

基于神经网络的双闭环伺服系统自适应控制

针对双闭环伺服系统中传统自抗扰控制（ADRC）控制器待整定的参数较多且整定过程较复杂的问题,设计了一种基于径向基函数神经网络的ADRC控制器。考虑到组合控制律的独立性,设计线性状态误差反馈进一步降低参数整定复杂性。径向基函数神经网络将扩张状态观测器中的非线性误差增益作为其权值系数,在线辨识出被控对象的Jacobian信息,利用神经网络的自学习功能实现了ADRC的参数在线自整定。以永磁同步电机(PMSM)作为被控对象,通过MATLAB进行仿真。仿真结果证明,此控制策略有效地优化了伺服系统的静态性能和动态品质,实现了控制系统的高动态和高精度。     

基于降阶状态观测器的压水堆功率自抗扰控制

压水堆是高度非线性、参数时变,并存在较大不确定性的被控对象,工程应用要求其控制器鲁棒性好,抗扰能力强,结构简单,参数整定方便。根据上述需求,文中给出了一种基于线性自抗扰控制的压水堆功率控制器设计方法。首先基于压水堆非线性模型推导出了用于控制器设计的相对功率的二阶非线性模型。然后设计了两种基于降阶扩张状态观测器的压水堆功率线性自抗扰控制策略,即没有模型信息和利用模型信息的情况。并运用变量代换方法避免了观测器要求输入功率的导数项,使其工程实现更容易。仿真结果表明,所设计的两种控制器均具有良好的跟踪性能和抗干扰能力。在模型引入参数时变、参数摄动、未建模动态情况下,均能取得较好的控制品质。但充分利用模型信息时控制性能和性能鲁棒性更佳。     

基于自抗扰技术的并网逆变器电流控制

为解决三相并网逆变器电流控制中网压扰动、变量耦合和模型参数偏差等诸多问题,在控制器设计中引入自抗扰技术.利用扩张状态观测器(ESO)对未知扰动进行估计,可同时补偿这些因素的影响.在分析ESO的误差特性和系统传递函数的基础上,提出了带宽参数的设计准则.通过引入等效增益系数,对比分析了线性/非线性ESO的估计、控制效果.仿真结果表明,所设计的控制器对系统参数变化具有强鲁棒性.最后通过实验进一步证实了ESO对扰动的估计和补偿能力,并给出了电感参数未知时控制增益的整定方法.     

基于自抗扰控制的双馈风力发电系统功率控制

基于扩张状态观测器的自抗扰控制器具有不依赖于被控对象的具体数学模型,并对内外扰动有较强的抗干扰能力的特点,通过非线性配置构成的非线性状态误差反馈控制律.本文将自抗扰控制方法引入双馈风力发电功率控制系统中有功与无功的解耦控制,并对自抗扰控制器进行了详细设计及参数整定,使控制系统具有良好的适应性和鲁棒性,且具有无超调、无静差的控制效果.仿真结果展现了基于自抗扰控制的双馈风力发电系统功率控制的优良特性,验证了该控制策略的有效性.     

采用自抗扰控制器的高性能异步电机调速系统

矢量控制技术已被广泛地应用于高性能异步电机调速系统中,然而,由于在实时控制中存在严重的外部干扰,参数变化和非线性不确定因素,基于精确电机参数的准确解耦很难实现,并且磁通和转矩的动态性能也受到严重的影响,为了提高调速系统的动态性能,该文提出了一种可以取代经典PID控制器用于异步电机调速的非线性自抗扰控制器。自抗绕控制器由三部分组成;跟踪微分器,扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律,利用扩张状态观测器,自抗绕控制器可以估计出系统状态变量及其广义导数,从而实现异步电机的精确解耦,此外,上述控制录需要精确电机参数就可以实现干扰补偿,这使得自抗绕控制器的设计能够独立于异步电机的精确数字模型。仿真和实验结果表明,相对于经典PID控制器,自抗绕控制器在较宽的调速范围内具有更好的动态性能以及对负载扰动,电机参数变化都具有更好的鲁棒性。     

基于变增益扩张状态观测器的永磁同步电机转速环自抗扰控制器设计

线性扩张状态观测器(LESO)在观测初始阶段,系统状态量实际值与估计值误差较大。由于LESO高增益的影响,导致LESO在初始时刻的扰动估计输出出现很大的峰值,而且观测器增益越大,峰值现象越严重。针对上述问题,设计了一种变增益扩张状态观测器(TESO),其增益是一个时变函数,在初始时刻为较小的函数值,随着时间逐渐增大,直至趋于一个较大常数。利用李雅普诺夫变换和微分代数谱理论给出了参数整定公式。将线性自抗扰控制器(LADRC)中的扩张状态观测器替换为TESO,并将其应用于永磁同步电机转速控制中,计算机仿真和系统试验验证了该控制器设计的有效性。     

开关磁阻式平面电动机及其控制

该文提出了一类新颖结构的平面电动机，这类电动机采用开关磁阻电动机的工作原理，结构简单、适用性强，可产生直接驱动的平面运动；在对平面电动机特性分析的基础上，进行了速度自抗扰控制研究；采取的特殊结构使半面电动机两个方向的运动解耦，使平面电动机的平面运动控制等效为两个直线电动机的运动控制；利用扩张状态观测器对扰动的观测和补偿，实现了速度的自抗扰控制；在进行控制器设计时，采用力分配函数的方法，即减小了纹波推力扰动，又使控制器的设计简单和易于实现；实验结果验证了所用方法的可行性和有效性。     

基于摩擦补偿的伺服转台自抗扰控制策略研究

摩擦非线性扰动是影响伺服跟踪系统控制性能的主要因素之一。为提高转台伺服系统的跟踪性能,提出了一种基于Elastoplastic摩擦模型的改进自抗扰控制方法。首先,建立了转台伺服系统的状态空间模型;其次,采用Elastoplastic摩擦模型描述系统中的非线性摩擦扰动,并用遗传算法辨识了模型参数;最后,基于辨识获得的Elastoplastic摩擦模型,将位置误差和速度误差作为不同的参数分别应用到扩张状态观测器,设计了一种改进型自抗扰控制器。未引入摩擦补偿时的速度跟踪误差平均值约为0.0024 rad/s,而加入补偿后的速度跟踪误差平均值减少为0.00147 rad/s。仿真和实验结果表明,本文提出的控制方案能够提高转台伺服系统的跟踪性能,验证了所提出控制方法的有效性和鲁棒性。     

可控串补非线性自抗扰控制的参数优化

应用非线性规划方法进行可控串补非线性自抗扰控制器的参数优化,所提方法可以自动地搜索优化参数,减少工作量。以伊冯等值８机系统为例进行的仿 所提方法的优越性。     

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.     

基于摩擦补偿的直流伺服系统变增益自抗扰控制器

针对摩擦非线性影响直流伺服系统控制性能的问题,提出了一种基于LuGre模型的变增益自抗扰控制(VGADRC)方法。建立了含LuGre模型的直流伺服系统微分方程模型。基于该模型设计摩擦补偿与自抗扰控制(ADRC)相结合的复合控制器。该控制器在不增大观测器增益的前提下,利用LuGre模型前馈补偿系统中的摩擦非线性,同时减小量测噪声对系统的影响。此外,为抑制传统线性扩张状态观测器(LESO)初始时刻引起的峰值问题,采用三阶变增益线性扩张状态观测器(VGLESO)对系统中的总扰动进行估计。最后仿真结果表明,采用所提控制方案能有效提高系统的低速跟踪性能和动态性能。     

自抗扰控制器在单相统一电能质量调节器中的应用

本文介绍了单相统一电能质量调节器(Single-Phase Unified Power Quality Conditioner,SPUPQC)的工作原理和数学模型.在介绍自抗扰控制器的结构和工作原理的基础上,针对SPUPQC设计了自抗扰控制系统.自抗扰控制器的设计不需要精确的SPUPQC参数和数学模型,将电网电压和负载电流视为系统的未知干扰,用扩张状态观测器对未知扰动进行观测,然后利用非线性反馈控制律进行补偿.仿真结果证明了该控制器设计的可靠性与有效性.     

采用自抗扰控制器的永磁直线电动机速度控制

设计了一种基于自抗扰控制原理的永磁直线电动机调速系统。将系统内部模型的不确定性与系统的外部扰动统一视为系统的未知干扰，通过扩张状态观测器来估计，根据估计状态设计非线性反馈控制律进行直接反馈线性化补偿，使直线电动机速度调节转化为解耦的线性系统的控制。仿真结果验证了该控制策略对状态的正确估计，以及对摩擦力和纹波推力扰动对速度精度影响抑制的可行性和鲁棒性。