基于滑模自抗扰的永磁同步电机电流环控制方法研究

为了提高永磁同步电机控制系统的稳定性，针对滑模控制存在的抖振现象以及系统运行时的扰动问题，给出了一种基于线性滑模自抗扰控制的电流控制器，所谓线性滑模自抗扰控制就是滑模控制与自抗扰控制的结合，其核心为扩张状态观测器，扩张状态观测器可观测系统的状态及扰动并对扰动进行补偿，能有效抑制系统扰动、提高系统的动、静态性能。搭建永磁同步电机滑模自抗扰矢量控制仿真模型，仿真结果表明，与传统滑模控制相比，该方法提高了永磁同步电机控制系统的稳定性，削弱了系统抖振，改善了系统扰动问题。     

并联混合型有源电力滤波器的线性自抗扰控制及稳定性分析

建立了一种适用于中高压系统的并联混合型有源电力滤波器的一阶数学模型,在其状态空间模型基础上设计了用于状态观测和扰动估计的线性扩张状态观测器及误差反馈控制律,考虑到时滞对象本身就反应迟缓,去掉跟踪微分环节,从而建立了用于电流跟踪的一阶线性自抗扰控制器。通过李亚普诺夫稳定性理论分析了采用一阶线性自抗扰控制器时并联混合型有源电力滤波器的稳定性,得出系统是渐进稳定的,也是工程意义上稳定的。将一阶线性自抗扰控制器应用于某10 kV线路下并联混合型有源电力滤波器的电流跟踪控制进行仿真研究,结果表明线性自抗扰控制器能够很好的处理超调和快速性之间的矛盾,性能优于传统的PI控制器,验证了基于线性自抗扰控制策略的有效性。     

基于无模型的PMLSM改进自适应滑模自抗扰控制

为了提高永磁直线同步电机的自抗扰控制的动态响应性能和抗干扰性能,增强系统整体的控制性能,提出了一种基于无模型控制的改进滑模自抗扰控制策略。首先,基于滑模变结构原理以及无模型控制理论对自抗扰控制器中的扩张状态观测器和非线性状态误差反馈进行优化,建立了超局部模型,采用非奇异快速终端滑模控制代替原有的非线性状态误差反馈,同时设计相应滑模面与扩张状态观测器相结合,提高观测器对扰动因素的观测精确度的同时增强控制器的动态响应性能和抗干扰能力。然后设计了改进指数趋近率,通过引入系统状态变量使得控制器可以进行自适应调节,进一步提高系统的控制性能。通过李雅普诺夫理论证明了控制策略的稳定性,仿真和实验结果表明,该控制策略相对传统的自抗扰控制器所具备的优越性。     

直流固态变压器自抗扰控制

直流固态变压器(DCSST)是高压直流配网与低压直流微网互连的关键设备,为了提高输出电压的抗扰能力,提出基于自抗扰控制(ADRC)的输出直流电压控制方法。通过DCSST电路模型分析进行控制器的设计,并基于线性自抗扰控制(LADRC)结构通过极点配置给出依赖于增益带宽的参数整定方法,并将此得到的参数应用于非线性ADRC的状态反馈增益以及状态观测增益,可实现系统快速无超调响应。实验结果表明文中所提控制策略及ADRC参数整定方法可行,DCSST输出电压采用ADRC控制比采用传统PI控制具有更快的响应速度及更强的抗扰能力。     

输电线路障碍物清理机器人刀具系统自抗扰控制

高压强电磁环境下，输电线路障碍物清理机器人携带刀具系统进行清理作业时，为保证清障切割作业的平稳，必须对刀具系统进行转速控制；刀具系统在清障切割作业时存在参数摄动，且承受着负载转矩扰动，传统控制方法难以满足刀具控制系统的性能要求。针对以上问题，提出具有线性特性的输电线路障碍物清理机器人刀具系统自抗扰控制策略。根据刀具系统的二阶状态方程，设计清理机器人刀具系统的线性扩张状态观测器和线性自抗扰控制律。在验证刀具闭环控制器的稳定性后，进行仿真实验和物理实验，实验结果表明：刀具系统线性自抗扰控制策略具有良好的控制性能，可适应系统的参数摄动，并有效抑制切割作业时存在的转矩扰动。     

基于非线性ESO的风电并网逆变器改进自抗扰控制

针对永磁直驱风电系统并网逆变器中传统双闭环PI控制策略抗扰性能和控制精度不足的问题,提出一种基于非线性扩张状态观测器(NLESO)的改进型自抗扰控制(ADRC)技术用以提高直流母线电压的控制性能.通过将线性扩张状态观测器(LESO)中的误差增益矩阵变为随时间变化的非线性函数对传统LADRC进行了改进,提高了LESO的动...     

结合模糊自抗扰策略的光伏MPPT控制技术∗

光伏发电系统易受外部条件影响,输出波动大,抗扰能力差.为了提高系统利用率,提出一种结合模糊自抗扰策略的光伏MPPT控制技术,通过扩张状态观测器,对内外扰动进行补偿,结合模糊控制改进线性误差反馈控制律,能够快速跟踪光伏电池最大功率点电压和功率,减小了超调量,提升了系统的抗扰性能,具有很好的控制效果.最后在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证控制策略对提升光伏发电系统响应速度和抗扰性能的有效性和可行性.     

基于线性自抗扰控制的微网逆变器时-频电压控制策略

微网是一个非线性、强耦合、多约束、负载扰动大的系统,传统比例-积分(PI)双环控制已经无法满足需求,自抗扰技术通过补偿扰动可使微网逆变控制系统的性能显著改善。据此,文中提出了基于线性自抗扰控制(LADRC)的微网逆变器时-频电压控制策略。为了提高微网逆变器的抗扰性能和动态性能,在时域上,设计和分析了dq轴解耦环节、带电容电流反馈的降维扩张状态观测器以及线性状态误差反馈控制律;为了提高微网逆变器在各谐波频率处的跟踪精度和抗扰性能,分析了时域LADRC系统的频率响应特性,并据此设计和分析了频域上的实部/虚部解耦环节和时-频域LADRC策略。最后,针对工作在孤岛模式下的微网逆变器,对所提策略进行了实验验证。实验结果表明,与PI双环控制对比,基于LADRC的微网逆变器时-频电压控制策略具有更好的解耦、抗扰、动态性能,并能精确控制谐波电压以达到抑制谐波的效果。     

三相电压型脉宽调制整流器的自抗扰控制

针对传统电压外环控制方法存在的抗扰性能不佳等问题,提出了三相电压型脉宽调制（PWM）整流器的自抗扰控制策略。基于PWM整流器在同步旋转坐标系下的数学模型,利用反馈线性化控制,设计了电流内环控制器。通过构造新型非线性状态误差反馈函数,对传统自抗扰控制进行了改进,从理论上证明了该方法收敛速度优于线性状态误差反馈函数,同时解...     

基于降阶自抗扰的永磁同步电机调速系统

在永磁同步电机(PMSM)调速系统中,提出速度环改进型自抗扰控制策略。通过将线性自抗扰控制器(LADRC)中扩张状态观测器降阶设计出降阶自抗扰控制器(rLADRC),相对于LADRC,rLADRC的状态观测器只需观测综合扰动,观测器的简化提高了观测速度和精度,而观测器中对于直接测量的滤波处理有效的抑制了噪声信号,最后对rLADRC进行了稳定性分析并通过仿真和实验验证了降阶自抗扰控制策略在PMSM调速系统中的可行性与正确性。     

基于改进一阶LADRC光伏逆变器母线电压控制

两级式光伏逆变器的中间直流母线电压的稳定性是光伏逆变器良好的发电质量和长期运行的关键。光伏逆变器的发电功率易受到光照强度、温度等环境因素的影响,该功率波动会在直流母线电压上产生较大扰动。为了提升直流母线电压的抗扰性,改善逆变器的控制性能,提出了一种基于改进一阶线性自抗扰控制（LADRC）的光伏逆变器母线电压控制策略。采用改进一阶LADRC对逆变器双环控制中的电压外环控制器进行设计。在传统LADRC的线性扩张状态观测器的基础上,将状态变量表达式中系统控制量的分量去除,使得状态变量的观测误差方程中只含有与系统输入量相关的误差分量,减小了状态变量的观测误差。新增状态变量并引入前一控制周期的系统控制量,根据总和扰动表达式对总和扰动重新进行估计并补偿。在频域上对改进LADRC的控制性能进行分析,相较传统LADRC而言,改进LADRC的系统带宽增大,动态跟踪能力增强,在中低频段具有更小的扰动增益。仿真和试验表明改进LADRC具有更短的调节时间,系统动态性能具有较好的提升,直流母线电压的抗扰性增强。     

基于Buck变换器的模糊自抗扰Hopf分岔扰动抑制策略

针对Buck变换器输出端口电压易受系统参数变化影响而降低能量传输质量的问题,提出了一种结合模糊推理机制的线性自抗扰控制策略。首先,建立离散数学模型分析出Hopf分岔扰动是引起输出电压低频振荡的原因,利用频域法分析其稳定的充要条件,给出Hopf分岔扰动存在性证明,并仿真验证了Hopf分岔扰动的存在。其次,基于理论分析设计模糊推理规则将其与误差反馈控制率结合来提升对Hopf分岔扰动抑制效果。并且,运用频域法理论分析了在Hopf分岔扰动下该控制策略的稳定性及各状态观测误差对干扰的界限。最后,通过仿真分析对比不同工况下此控制策略与传统PI控制策略对Hopf分岔扰动的抑制情况。结果表明,所提出的模糊线性自抗扰控制策略有效地抑制了Hopf分岔扰动,保障了Buck变换器的工作性能。     

基于降阶线性扩张状态观测器的风电并网逆变器线性自抗扰控制*

针对风电并网逆变器直流母线电压易受电网电压波动和负载扰动影响的问题,文中提出了一种电压外环改进型线性自抗扰控制(LADRC)。首先建立了风电并网逆变器在d-q旋转坐标系下的数学模型,在此基础上,设计了基于降阶线性扩张状态观测器的线性自抗扰控制,减小了观测器的相位滞后,提高了系统的扰动观测精度;然后在观测器总扰动通道上增加了一个超前滞后的校正环节以减弱观测器的噪声放大效应;最后对改进型LADRC控制策略进行了频域特性分析。仿真结果表明,相比于传统LADRC控制策略,文中所提的控制策略对并网逆变器直流母线电压具有更好的控制效果。     

基于改进二阶线性自抗扰技术的微网逆变器电压控制

微网逆变系统具有非线性、强耦合、负载扰动强、并/离网模式切换灵活等特性,传统电压电流双环控制难以取得满意的控制效果。自抗扰策略将影响系统控制的不确定因素视为总和扰动予以估计和补偿,可将复杂系统校正为积分串联型以获取期望的控制性能。文中引入更具工程应用价值的线性自抗扰控制(LADRC)技术,设计以输出电压及其微分为状态变量的二阶LADRC。考虑到扩张状态观测器(ESO)是影响LADRC控制性能的核心环节,在ESO中引入输出电压误差微分项,以提高ESO的扰动观测能力;在总和扰动作用通道增加一阶惯性环节,避免观测带宽增加而引入噪声。对LADRC及典型双闭环控制系统的频率响应特性进行分析可知,改进后的LADRC较双环控制及传统LADRC具有更好的抗扰性能。仿真和实验结果证明了所提策略的有效性。     

基于VGLESO和滑模理论的直流配电网母线电压控制策略

针对直流配电网母线电压稳定性问题,设计了一种变增益线性扩张状态观测器(variable gain linear extended state observer,VGLESO),有效地解决了传统高增益线性扩张状态观测器(linear extended state observer extended state observer,LESO)在运行初始阶段输出存在峰值的问题。在此基础上进一步提出了一种变增益滑模自抗扰控制策略,将其应用到直流配电网AC-DC双向变流器控制系统中的电压外环。变增益滑模自抗扰控制策略在不需要增加额外电流传感器的情况下,就能够实现对系统总扰动的快速跟踪和补偿,有效地抑制了母线电压波动,提高了系统的动态响应。从理论上证明了VGLESO和变增益滑模自抗扰控制策略的稳定性。最后通过MATLAB/Simulink验证了该控制策略的可行性与正确性。     

永磁直线同步电机的改进线性自抗扰控制

在永磁直线同步电机（PMLSM）的运动控制系统中,提出一种位置环的改进线性自抗扰控制（ILADRC）方法。相对于传统的线性自抗扰控制（LADRC）,ILADRC仅利用线性扩张状态观测器输出的位置估计信号,通过PD控制器计算初始控制量,避免了引入速度估计信号的滞后影响。对PMLSM运行过程中受到的总扰动通过线性扩张状态观测器进行实时估计,并在控制律中进行动态补偿。利用李雅普诺夫函数方法证明了闭环误差系统的渐近稳定性。通过系统辨识得到了PMLSM平台的传递函数模型,在MATLAB中进行了仿真分析,并搭建了基于dSPACE控制器的实验系统。实验结果表明,相比于PID和LADRC,ILADRC能够有效减小跟踪误差,降低超调,且具有更好的扰动抑制能力。     

微网逆变器双模式自抗扰控制策略

为解决微网逆变器的解耦问题,提高其抗干扰能力,文章提出一种双模式自抗扰切换控制策略(SADRC).文中分析了逆变器的主拓扑结构,建立了在dq轴的数学模型,文中介绍了非线性自抗扰(Unlinear Active Disturb-ance Rejection Control,NLADRC)和线性自抗扰(Linear Act...