基于分数阶控制的电动舵机伺服系统研究

介绍了一种位置、电流双闭环无人机电动舵机伺服系统的组成和工作原理,针对电动舵机伺服系统跟踪精度要求高、响应快的特点,提出了一种分数阶控制策略。在电动舵机伺服系统的饱和非线性模型上设计了一种分数阶PIλDμ控制器,提高了系统带宽。比较分析了设计的控制策略与传统整数阶PID控制器对于伺服跟踪的控制效果。仿真结果表明,采用提出的方法能提高电动舵机响应时间和系统带宽,有效跟踪输入信号,为高性能无人机电动舵机伺服系统控制策略设计提供了一种新途径。     

电动负载模拟系统的复合控制器设计

针对电动负载模拟系统中存在的时变参数问题,同时为了抑制多余力矩,提出了基于极点配置自校正控制与前馈补偿控制起相结合的复合控制方法。利用自调整遗忘因子递推最小二乘法在线辨识系统时变参数,结合系统的性能指标,设计了极点配置自校正控制器;采用舵机输入指令的前馈补偿,抑制了系统的多余力矩。仿真实验结果表明,该复合控制器可以有效地提高加载系统的动态响应性能,抑制多余力矩,使系统具有较强的鲁棒性。     

导弹电动舵机免疫切换跟踪控制技术研究

在研究了某导弹电动舵机系统的结构特点与数学模型的基础上,结合人工免疫原理与切换控制技术,提出了免疫切换跟踪控制器,给出了控制器的设计方法.实验与仿真结果表明所设计的免疫切换跟踪控制器对导弹电动舵机系统中的饱和非线性有很强的鲁棒性,同时能有效降低常规切换控制所产生的抖振,改善动态品质,提高导弹的位置跟踪性能.     

基于灰色预测控制的电动舵机控制仿真研究

分析了电动舵机结构及数学模型,针对经典PID控制器在电动舵机控制中,响应速度慢,超调量明显等问题,提出了一种灰色预测控制与传统PID控制相结合的电动舵机复合控制方法.建立了电动舵机灰色模型,设计一种基于arcsin(.)函数的变换算子,来解决正弦位置信号驱动下,算法直接预测精度不足的问题,最后在MATLAB环境下进行了建模仿真.仿真结果表明:该方法能够有效降低舵机系统超调量,改善系统动态品质,且结构简单,易于在工程中实现.     

基于零极点配置的伺服控制器设计

结合计算机控制技术和现代控制理论,介绍了一种零极点配置控制器的设计原理和方法,建立了稀土永磁无刷直流电机位置伺服系统的数学模型,运用基于状态空间的零极点配置方法设计控制器,并采用M atlab/S im u link软件对伺服系统进行仿真,最后在实际系统上进行了调试。仿真及实验结果表明,该控制器模型可改善系统的跟踪性能。     

不确定参数电动舵机滑模变结构控制

针对电动舵机系统要求在有限时间内无误差跟踪目标的问题,研究了Terminal滑模控制方法.针对常规Terminal滑模控制需要知道不确性的上界且容易产生高频抖振的问题,采用模糊技术对电动舵机的不确定性进行估计,并将其与常规Terminal滑模控制结合起来,提出了模糊Ter-minal滑模控制技术.建立了电动舵机的模糊Terminal滑模控制系统结构,给出了控制器的设计方法.实验与仿真结果表明,与常规Terminal滑模控制器相比,模糊Terminal滑模控制器能有效降低抖振,改善了控制器的动态品质.     

一种高带宽四舵翼电动舵机的可行性研究

针对普通电动舵机在高速飞行的常规弹药上无法有效实现飞行姿态控制问题,根据简易制导弹药自主修正对电动舵机的性能要求,从舵机系统的结构、硬件和软件设计等方面综合考虑提高系统的带宽,设计基于CAN总线通信和DSP控制的无刷直流电机四舵翼舵机系统,建立舵机系统二自由度数学模型,设计带前馈的模糊自整定PID串级控制器,并通过建模仿真和原理样机的弹簧钢悬臂梁加载实验进行验证。仿真和实验结果表明,该电动舵机系统在最大舵偏角20°时,带宽达到10 Hz,且舵机系统的位置指令跟踪和力矩干扰抑制能力较强,具备在常规弹药弹道修正中应用的可能性。     

永磁同步电动舵机控制系统设计与实现

针对电动舵机位置伺服的高性能要求,设计并实现了基于TMS320F2812 DSP的全数字电动舵机矢量控制系统。对于系统结构组成、控制方案、控制器软硬件设计进行阐述。电动舵机系统以永磁同步电机作为伺服电机,并利用旋转变压器及线性差动变压器进行电机速度及舵面位置的反馈,以实现舵面位置的高精度跟踪。系统实验表明,整套控制方案切实可行,电机运行可靠,速度平稳,响应速度快,位置跟踪性能好。     

双余度无刷直流电动机系统仿真分析

为深入研究冗余无刷电动舵机系统,在建立双余度无刷直流电动机(DR-BLDCM)数学模型的基础上,利用Matlab/Simulink搭建了其伺服系统的仿真模型.模型采用模块化的设计方法,电机反电动势由分段线性法产生,提高了系统的准确性和有效性.仿真结果证明了该模型的有效性,研究为电动舵机系统设计提供了思路.     

带有伸缩舵面的电动舵机复合控制器设计

电动舵机采用伸缩舵可以大幅度减缩机载制导武器的横向尺寸,有助于提高载弹量并适用于内埋发射方式。提出了一种带有伸缩舵面的电动舵机复合控制器方案,设计了限流电路,限制了电机的最大电流,简化了控制信号数量,采用分段PID控制,设计了基于数字信号处理器电动舵机舵面偏转与伸缩复合控制器,并进行了实验,实现了位置给定的准确跟踪,结果表明该系统控制效果良好,方案可行。     

基于极点配置的数控机床磁悬浮系统自适应同步控制

本文采用极点配置自适应控制策略来解决横梁两端悬浮高度不一致的问题,这种控制策略将两个磁悬浮系统的位置误差信号作为极点配置自适应控制器的输入,主通道采用PI状态反馈控制器,反馈通道采用极点配置自适应控制器来实现横梁两端的同步悬浮。仿真结果表明,系统快速性好,稳定性强,并且动态过程同步误差小。     

倒立摆控制系统的设计与研究

运用线性系统理论设计控制器,实现了单级倒立摆系统的平衡控制。首先建立了控制对象的数学模型,然后采用状态空间全状态反馈的极点配置法设计控制器,并在Matlab环境下对控制系统进行了仿真研究,最后在实际设备上完成了实时控制实验。仿真和实控都成功地实现了对系统的平衡控制,实验结果也充分展现了控制系统的动态特性、稳态性能和鲁棒性,充分证明了控制器设计的正确性与有效性。     

柔性直流附加鲁棒阻尼控制器设计

针对包含柔性直流(VSC-HVDC)的交直流互联系统区间低频振荡现象,提出把基于线性矩阵不等式的多目标控制方法应用到柔性直流附加控制中。具体包括运用最小二乘旋转不变方法(TLS-ESPRIT)辨识出系统降阶模型,综合考虑控制器的鲁棒性和控制代价,设定多目标函数,设计出H₂/H_∞多目标鲁棒附加阻尼控制器,并设计传统极点配置控制器进行比较。在PSCAD/EMTDC中搭建包含柔性直流的四机两域电磁暂态模型,特征值分析和时域仿真结果表明:在系统内部参数发生较大变化情况下,多目标鲁棒阻尼控制器具有更好的阻尼特性,并兼顾了控制器的控制代价。     

基于目标全息反馈的STATCOM与发电机励磁协调控制研究

针对含有静止同步无功补偿器的发电机励磁系统,采用目标全息反馈法（Nonlinear Control designmethod with Objective Holographic Feedbacks,NCOHF）推导该系统的协调控制规律,使各控制目标均在给定性能指标中得以约束,以获得良好的系统性能.分别选定机端电压偏差、STATCOM的有功电流偏差以及无功电流偏差为控制目标,设计NCOHF协调控制器,并采用极点配置法整定控制器中的k参数.仿真结果表明：在该控制器作用下,发电机具有良好的输出特性,既能有效消除机端电压偏差,又能精准追踪电磁功率给定值;同时合理分配STATCOM的无功功率,提高电力系统的稳定性.因此,该协调控制器能很好地兼顾各控制目标的动、静态性能,并具有良好的应用价值.     

双馈风电机组抑制电力系统低频振荡的鲁棒控制策略

针对大规模风电场接入电力系统面临的低频振荡问题,提出了一种双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)附加鲁棒控制策略,通过控制双馈风电机组的转子侧无功输出向系统注入无功功率以达到提升系统阻尼的目的。首先采用TLS-ESPRIT辨识算法辨识出系统模型,然后采用基于区域极点配置的鲁棒控制理论设计附加阻尼控制器。为对所提控制方法相比于传统控制方法的优势,设计了基于极点配置的阻尼控制器。最后在PSCAD软件中搭建含风电的两区域模型验证所提控制方法的有效性。仿真结果表明DFIG附加鲁棒控制器能有效抑制电力系统低频振荡,具有较好的鲁棒性。     

Adaptive control for a radio‐controlled helicopter in a vertical flying stand

In this paper, we focus on the design and implementation of a controller for a two degree‐of‐freedom system. This system is composed of a small‐scale helicopter which is mounted on a vertical platform. The model is based on Lagrangian formulation and the controller is obtained by classical pole‐placement techniques for the yaw dynamics and adaptive pole‐placement for the altitude dynamics. Experimental results show the performance of such a controller. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

励磁系统的辅助阻尼控制研究

利用鲁棒控制理论并结合广域测量技术，采用集中或分散控制策略进行励磁系统的辅助阻尼控制器设计。当远端信号实时可测时同时利用远端和局部信号作为反馈输入；反之只利用局部反馈信息。利用参与相量和留数进行控制器的定位及远端信号的选取之后，采用具有极点配置约束的频域整形方法进行控制器鲁棒综合，并选取线性矩阵不等式(linear matrix inequalities，LMI)解法进行数值求解。4机电力系统的仿真结果验证了设计的控制器的有效性和鲁棒性。     

基于极点配置的线性最优励磁控制设计方法

本文将电力系统稳定器(PSS)复数频率设计方法引人到线性最优励磁控制(LOEC)当中来,提出了基于极点配置的线性最优励磁控制设计方法.通过满足一定的阻尼比确定系统的闭环极点,然后采用极点配置的方法确定反馈系数矩阵.单机无穷大系统的数字仿真结果表明,用这种方法设计出来的极点配置LOEC能够适应系统运行方式的大范围变化,在大小扰动下均表现出良好的控制性能.     

多馈入HVDC的模糊自适应协调阻尼控制器设计

提出一种基于广域测量系统的多馈入高压直流（HVDC）模糊自适应协调阻尼控制器。该控制器在传统的单输入单输出控制结构基础上增加了一个模糊逻辑单元,自适应地在线调整系统的移相角。同时,增益K与模糊逻辑单元联调,以保证移相环节参数改变后整个控制通道的增益保持不变。利用Prony辨识算法和极点配置法对该阻尼控制器的固定参数进行了整定,并对整定后的参数进行了协调优化。以中国南方电网2007年网络结构为对象,给出了该模糊自适应协调阻尼控制器的设计过程及仿真结果。结果表明：该阻尼控制器能快速、有效地阻尼区域间振荡,提高交流联络线的传输能力,对不同的网络结构具有鲁棒性,可明显改善多馈入HVDc系统的稳定性。     

永磁同步平面电动机三自由度运动控制器

建立了永磁同步平面电动机动子的3自由度动力学模型,并在偏摆角位移较小的假设基础上,对动力学模型进行了简化,进而拟定了通过同时调节4个电磁推力以产生所需偏摆限位转矩的力控制策略。此外,基于状态空间极点配置法,分别设计了与3个自由度对应的位置伺服控制算法,并且对所建立的控制系统进行了数值仿真,仿真结果表明所采用的控制策略和控制算法使控制系统达到了预期的动、静态指标。