基于切换系统的三相APF建模与H∞控制

为研究具有典型混杂动态特性的三相APF高性能控制问题,首先基于PWM调制原理将三相APF的混杂系统模型转化为包含切换开关动态的线性系统,经在平衡流形邻域近似线性化后得到以脉宽为输入函数的线性等效离散系统,最后对该线性离散系统设计了满足一定干扰抑制指标并能实时跟踪补偿指令电流的H∞控制器.该控制器以PWM脉宽作为控制量,避免了以往对周期平均模型进行控制器设计时的等效占空比环节,物理意义清晰,设计更加合理,在工程应用中易于实现,具有潜在的应用价值.仿真结果验证了所提系统模型和控制器设计方法的正确性和有效性.     

并联型有源滤波器的 控制

电力系统的运行工况复杂,要得到系统和干扰的精确数学模型几乎是不可能的。介绍了H∞鲁棒控制器理论的基本原理,并运用混合灵敏度的方法设计了APF的H∞鲁棒控制器,能将电力系统的建模误差、参数不确定性和干扰不确定性等因素计入设计方案之中,因而能使控制系统具有很好的鲁棒性。采用混合灵敏度的方法设计H∞鲁棒控制器,在进行合理的降阶后利用Matlab软件进行仿真,结果表明：APF的H∞控制具有较好的动态品质,并使系统具有较强的鲁棒性。自动控制系统最重要的特性莫过于它的稳定性,在稳定的基础上,再追求系统满足一定的性能要求,这样的控制系统才具有实际应用价值。因此,保证闭环控制系统的稳定性,这是控制器设计所必须满足的基本要求。利用Matlab软件进行仿真,结果表明：APF的H∞控制具有较好的稳定品质。     

并联型有源滤波器的H∞控制

电力系统的运行工况复杂,要得到系统和干扰的精确数学模型几乎是不可能的.介绍了H∞鲁棒控制器理论的基本原理,并运用混合灵敏度的方法设计了 APF 的H∞鲁棒控制器,能将电力系统的建模误差、参数不确定性和干扰不确定性等因素计入设计方案之中,因而能使控制系统具有很好的鲁棒性.采用混合灵敏度的方法设计H∞鲁棒控制器,在进行合理的降阶后利用Matlab软件进行仿真,结果表明:APF的H∞控制具有较好的动态品质,并使系统具有较强的鲁棒性.自动控制系统最重要的特性莫过于它的稳定性,在稳定的基础上,再追求系统满足一定的性能要求,这样的控制系统才具有实际应用价值.因此,保证闭环控制系统的稳定性,这是控制器设计所必须满足的基本要求.利用Matlab软件进行仿真,结果表明:APF的H∞控制具有较好的稳定品质.     

三相APF的切换系统建模与二次最优控制

为提高三相有源电力滤波器(active power filter,APF)的动态控制性能,本文基于PWM原理提出一种三相APF的等效离散切换系统模型(equivalent discrete-time switched linear system,EDSLS),经平衡流形邻域线性化后得到其线性离散系统模型(linear equivalent discrete-time switched linear system,LEDSLS),最后针对该模型设计了能够实时跟踪补偿指令电流的二次线性最优控制器。该控制器以PWM占空比为控制量,物理意义明确,易于工程实现,并具有潜在的应用价值。仿真结果证明了该系统模型的正确性,设计的控制器可有效提高三相APF的动态性能。     

基于预测控制与H∞控制的有源电力滤波器设计

为了能更准确地分析有源电力滤波器(APF)系统,建立了考虑时滞、参数摄动以及死区干扰等的APF时滞不确定性模型,并设计了系统的时滞H∞鲁棒控制器。然而在该控制策略下,要保证系统鲁棒稳定性,就会严重降低干扰抑制能力,使APF系统的补偿效果受到影响。针对这一问题,采用嵌入预测控制的方法将APF的时滞不确定性模型转换为不含时滞的不确定性模型,采用H∞控制方法对标称系统设计控制器,以保证系统的整体稳定性,利用参数摄动造成的状态变量扰动是周期性的特性,采用PI控制与重复控制构成的复合控制策略消除参数摄动带来的影响。最后采用Matlab仿真及物理实验对其可靠性进行了验证。     

考虑系统延时的三相APF切换系统建模与H∞控制

考虑系统时滞因素,突破传统对有源电力滤波器（APF）分析时所用的近似线性化处理方式,建立了一种基于离散仿射切换理论的三相APF仿射时滞离散切换模型。在此基础上将电网侧谐波电流作为控制输出,前馈预测的指令谐波电流与理想指令谐波电流误差作为干扰项,提出H∞控制器和切换规则的设计方法,进而实现谐波电流跟踪控制。仿真分析表明,该方法在精确反映三相APF动态特性的同时有效补偿了系统时滞,避免了时滞现象对系统补偿效果和稳定性的不良影响。     

采样控制系统鲁棒稳定性分析

大多数的控制系统，都是由连续的控制对象和计算机作为离散控制器所构成的采样控制系统。实际上，系统的不确定性是出现在连续状态方程所描述的被控对象中，而采样系统的鲁棒稳定性是要在闭环等效离散域内进行鲁棒性分析，基于一个矩阵指数的公式，结合适当的技巧和已有的理论成果，给出了基于状态反馈的不确定性采样控制系统的鲁棒稳定界，并给出了一系列采样控制系统鲁棒稳定的充分条件，算例说明了这种方法的有效性。     

无轴承交替极薄片电机H_∞控制器的设计

由于工作状况变动和建模误差等缘故,实际电机的精确模型很难得到。为使具有外界干扰以及模型不确定性的电机能够满足控制品质的要求,该文为一台无轴承交替极薄片电机设计了H∞鲁棒控制器。通过仿真研究,验证了所设计鲁棒控制系统可以有效地抑制外界干扰,具有良好的鲁棒稳定性,同时能够满足实际电机绕组电流幅值约束条件,所得结论为进一步开展实验研究奠定了良好的理论基础。     

X-Y数控平台的智能力/位置混合控制

提出了一种力/位置混合控制方法.在位置控制部分,采用专家PID位置控制器;在力/位置控制回路,采用基于自适应模糊滑模控制的力控制器,利用第一类模糊逻辑系统逼近控制系统中的不确定项,然后结合滑模控制,设计鲁棒补偿项,并采用切换模糊化滑模控制来抑制外部环境的变化及干扰,仿真结果表明该控制方案使平台系统的鲁棒性和自适应性得到了明显改善.     

永磁直线伺服系统非线性自适应鲁棒控制器设计

对永磁直线伺服系统提出非线性自适应鲁棒控制器的设计方法。在永磁直线伺服系统非线性数学模型的基础上,为实现对速度和电流的准确跟踪,建立了误差系统的动态模型。将跟踪和干扰抑制归结为非线性自适应鲁棒控制器设计问题,通过构造存储函数得到包含电阻辨识算法的自适应鲁棒控制器的定理,证明定理给出的控制器能满足干扰抑制和系统的渐进稳定。仿真结果表明,用该方法设计的系统能很好的抑制扰动和跟踪给定,满足对高性能永磁直线伺服系统控制的要求。     

锅炉过热汽温H∞非脆弱鲁棒控制性能权函数选择研究

一般鲁棒控制方法研究在鲁棒稳定的前提下,考虑对干扰的抑制性能.但对于锅炉过热汽温实际系统,输入和干扰同时存在.提出了在鲁棒稳定的前提下,系统的实际输出性能才是控制系统设计的真正要求.针对实际干扰情况应采用不同的性能权函数,才能达到较好的系统输出性能.研究了性能权函数的选取.给出了求解锅炉过热汽温H∞非脆弱鲁棒PI控制器的方法,设计了H∞非脆弱鲁棒控制系统的PI控制器参数.通过仿真说明了性能权函数选择的重要性.     

基于超导储能的暂态稳定控制器设计

设计了用于提高电力系统的暂态稳定超导储能(SMES)装置的非线性鲁棒控制器,并从数字仿真和动模实验两方面进行了验证。为了简化动态性能分析和控制器设计,在实验样机的基础上,提出了新的基于电流型变流器的SMES的动态模型,并将其转化为标幺制模型。通过外部干扰的引入,得到了装设SMES的单机无穷大系统的动态模型,并采用精确线性化方法和线性H∞控制理论设计了SMES的非线性鲁棒控制器。为了验证该控制器的效果,对装设SMES单机无穷大系统进行了数字仿真和动模实验,并将其与常规PI控制器进行了比较。仿真和实验结果都证明了非线性鲁棒控制器具有良好性能。     

一种带有解耦干扰补偿器的离散变结构控制方法

提出了一种带有解耦干扰补偿器的离散变结构控制方法．通过设计解耦干扰补偿器将离散变结构控制系统的控制项和系统的不确定项分别控制，在设计过程中采用了变速趋近律的离散变结构控制方法，并分别对调节和跟踪系统进行讨论．实现了离散变结构控制系统的控制项和不确定项的解耦鲁棒跟踪控制．仿真结果表明了该方法的有效性．     

两级式单相光伏并网逆变器输入电压PI+QPR鲁棒控制器设计

为了提高MPPT效率,必须抑制两级式单相光伏并网逆变器系统输入电压的低频纹波分量。深入研究了基于PI级联准比例谐振(PI+QPR)控制器的纹波抑制策略,给出了具备纹波鲁棒抑制能力的电压控制器设计准则和设计方法。首先建立了两级式单相光伏并网逆变器输入电压低频纹波分量抑制分析的数学模型;然后,以前置电容式Boost变换器为例,分析了纹波抑制条件以及环境因素对该条件的影响;在此基础上,推导出具有低频纹波鲁棒抑制能力的输入电压控制器参数设计准则;给出了PI+QPR控制器的解耦设计方法,使得PI控制器负责系统的鲁棒稳定性,而基于纹波鲁棒抑制条件设计QPR控制器参数,从而确保系统兼具鲁棒稳定和低频纹波鲁棒抑制能力;最后,通过200V·A的样机仿真验证了理论分析的正确性和可行性。     

双LCL型感应电能传输系统H_∞鲁棒控制

因负载变化、磁路机构的偏移以及元器件的老化等因素导致的双LCL型感应电能传输(inductively power transfer,IPT)系统出现输出电压变化及系统频率漂移等不确定性问题会加剧系统性能的恶化,为此,针对双LCL型IPT系统在负载摄动和干扰下的稳压输出,设计闭环系统的鲁棒控制器。首先采用广义状态空间平均法建立系统频域模型,将实际被控对象的模型转化为广义系统,借助上线性分式变换分离系统的标称部分和不确定部分,得到广义被控对象模型。然后,基于该模型设计H_∞鲁棒控制器,并利用结构奇异值的频率响应校验闭环系统的鲁棒稳定性及鲁棒性能。仿真和实验结果表明该控制器可以较好地保证双LCL型IPT系统的标称性能和鲁棒性能,验证了该模型和控制方法的有效性和可行性。     

具有弱磁调速的轧机速度系统H∞鲁棒跟踪控制器设计

轧机速度系统通常由直流电机驱动，当具有基速以上的弱磁调速时，速度控制系统的开环放大系数将会由于Cmφ的变化和电机转动惯量等参数的摄动而产生较大范围内的变化，且在电流调节器和速度调节器设计时常忽略反电势闭环的影响，因此，速度控制系统具有较大的参数不确定性和一定的模型误差。另外，轧机速度系统的外界轧制负载扰动具有较大的时变不确定性，因此，为使速度控制系统具有较好的鲁棒稳定性和干扰抑制性能，该文基于内模原理的H∞混合灵敏度控制方法设计了速度鲁棒跟踪控制器。仿真研究结果及与常规PI控制器效果的比较表明，所设计的速度控制系统具有优良的干扰抑制性能和鲁棒稳定性。     

考虑时滞、随机干扰的有源电力滤波器鲁棒控制策略设计EI北大核心CSCD

对内层控制采用PWM控制的有源电力滤波器(active power filter,APF),当检测部分采用2步预测修正时,在负载较重时能够取得较好效果,但在负载较轻时APF的补偿效果较差。该文对其产生机理进行分析,指出APF系统满足鲁棒稳定性与满足干扰抑制性能对控制增益的要求是矛盾的,在负载较轻时要想取得较好的控制效果往往需要较大的控制增益,使矛盾更加凸显。为进一步提高APF的补偿效果特别是轻载下时,提出嵌入预测控制,将APF系统化成无时滞的系统,从而扩大了满足系统鲁棒稳定性的控制增益的取值范围。在此基础上,考虑实际中传感器可能受到的噪声的影响,采用鲁棒H2/H∞混合控制的方法设计控制器增益使得系统在参数摄动、随机干扰、死区干扰等影响下依然能取得较好的效果。最后,通过仿真实验和物理实验证明了所做分析的正确性和所提方法的有效性。     

基于RMM的微网并网逆变器鲁棒补偿器设计

为了提高微电网并网逆变器控制系统的鲁棒性,针对微电网并网逆变器控制系统建模存在模型误差,以及系统工作过程中会受到实时干扰等不确定性因素的影响。通过对实验系统的输入输出信号进行采集,采用鲁棒模型匹配（RMM）的方法,结合典型的鲁棒控制的结构,在同步旋转dq坐标系下控制结构的基础上附加了一个鲁棒补偿器。将白噪声作为等效干扰,分别施加于原有控制结构和附加了鲁棒补偿器的控制结构中进行抗干扰能力仿真。仿真结果表明,附加鲁棒补偿器后,微网逆变器电流控制系统的抗干扰能力得到明显改善。即通过附加鲁棒补偿器的方式来提高系统的鲁棒性是可行的,有效的。     

模型随工况大范围变化的过热汽温μ综合

对某超临界600MW直流锅炉高温过热器导前区及惰性区均具有模型摄动的过热汽温μ综合鲁棒控制问题进行了研究.该被控对象在工况大范围变化时,模型(包括时间常数、增益、甚至对象阶次等)有很大的变化.对此提出了μ综合鲁棒PID汽温控制系统设计方法.讨论了该模型摄动不确定性权函数及性能权函数的选择,求解了μ综合鲁棒PI控制器.该控制器的实现,不需要增加现有控制设备额外的开支.仿真结果表明,本文设计的汽温控制系统具有较好的鲁棒性能.     

直流电机转速鲁棒控制器的研究

提出一种新的直流电机鲁棒速度控制方法 ,该方法通过构造速度误差的Lyapunov函数 ,导出了可变反馈增益。为得到等效的负载扰动 ,设计一个负载扰动观测器 ,并在此基础上设计出转速鲁棒控制器。计算机仿真结果证明这种方法的有效性